飛行模式CdZnTe巡檢系統(tǒng)和巡檢方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輻射探測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種飛行模式CdZnTe(碲鋅鎘)巡檢系統(tǒng)和巡 檢方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的核輻射監(jiān)測(cè)手段中，操作人員攜帶探測(cè)設(shè)備進(jìn)入放射性污染區(qū)，監(jiān)測(cè)伽 瑪射線劑量率、識(shí)別核素。從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員攜帶探測(cè)設(shè)備，作業(yè) 時(shí)間長(zhǎng)、效率低，增加了操作人員所受輻射的劑量。當(dāng)放射性污染嚴(yán)重、地面崎嶇不平、受放 射性污染的建筑物受損或高度高時(shí)，監(jiān)測(cè)難度大，為保護(hù)作業(yè)人員的人身安全，每次作業(yè)時(shí) 間短，降低了工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是:提高核輻射監(jiān)測(cè)的工作效率。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種飛行模式CdZnTe巡檢系統(tǒng)，包括:CdZnTe譜儀 和飛行器，所述飛行器攜帶所述CdZnTe譜儀飛行，以實(shí)現(xiàn)飛行巡檢功能。
[0005] 所述巡檢系統(tǒng)還包括:工作站系統(tǒng);所述CdZnTe譜儀用于探測(cè)射線，采集能譜，并 發(fā)出能譜信息，所述工作站系統(tǒng)用于接收所述CdZnTe譜儀發(fā)出的能譜信息并進(jìn)行分析，以 識(shí)別核素、確定放射性物質(zhì)的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述飛行器用于獲取本飛行器的導(dǎo)航信息、高度信息、巡檢區(qū)域 的視頻圖像信息中的至少一項(xiàng)信息，并發(fā)送給工作站系統(tǒng);所述工作站系統(tǒng)用于根據(jù)所述 飛行器發(fā)出的導(dǎo)航信息和高度信息以及所述CdZnTe譜儀發(fā)出的能譜信息繪制三維放射性 物質(zhì)和劑量分布圖，將三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在巡檢區(qū)域的視頻圖像中。
[0007] 其中，所述CdZnTe譜儀包括:CdZnTe晶體、放大器、數(shù)字多道分析器、無線發(fā)射接收 器;CdZnTe晶體把入射伽瑪射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述放大器將所述電信號(hào)處理成信號(hào)幅度 與入射伽瑪射線能量成正比的準(zhǔn)高斯信號(hào)，所述數(shù)字多道分析器將所述準(zhǔn)高斯波形信號(hào)處 理成為數(shù)字信號(hào)，所述無線發(fā)射接收器發(fā)出所述數(shù)字信號(hào)。
[0008] 優(yōu)選的，所述CdZnTe晶體嵌套在環(huán)柱形準(zhǔn)直器內(nèi)，以使面向地面的晶體面允許伽 瑪射線進(jìn)入CdZnTe晶體。
[0009] 其中，所述CdZnTe譜儀還包括:為CdZnTe晶體提供偏壓的高壓電源。
[0010] 其中，所述飛行器包括導(dǎo)航裝置、用于測(cè)量高度信息的測(cè)距儀、視頻拍攝裝置中的 至少一種。
[0011] 其中，所述導(dǎo)航裝置包括北斗導(dǎo)航和/或全球定位系統(tǒng)GPS導(dǎo)航。
[0012] 所述飛行器還包括:飛行控制器;其中，所述飛行控制器用于接收工作站發(fā)出的飛 行指令，并根據(jù)所述飛行指令控制飛行器的飛行狀態(tài);或者，所述飛行控制器按照預(yù)置的飛 行路線控制飛行器飛行。
[0013] 其中，所述工作站系統(tǒng)包括:無線發(fā)射接收器、工作站和顯示器;其中，所述無線發(fā) 射接收器用于接收所述CdZnTe譜儀發(fā)出的能譜信息和所述飛行器發(fā)出的導(dǎo)航信息、高度信 息、巡檢區(qū)域的視頻圖像信息中的至少一項(xiàng)信息;所述工作站用于根據(jù)所述能譜信息識(shí)別 核素、確定放射性物質(zhì)的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率，并結(jié)合所述飛行器發(fā)出的導(dǎo)航信 息和高度信息繪制三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖，將三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在 巡檢區(qū)域的視頻圖像中；所述顯示器用于顯示巡檢區(qū)域的視頻圖像、三維放射性物質(zhì)和劑 量分布圖、或者疊加有三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖的巡檢區(qū)域的視頻圖像。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種飛行模式CdZnTe巡檢方法，包括:利用CdZnTe 譜儀探測(cè)射線，采集能譜，并發(fā)出能譜信息；利用飛行器攜帶所述CdZnTe譜儀飛行，以實(shí)現(xiàn) 飛行巡檢功能。
[0015] 其中，利用飛行器攜帶所述CdZnTe譜儀飛行，以實(shí)現(xiàn)飛行巡檢功能包括:工作站系 統(tǒng)接收所述CdZnTe譜儀發(fā)出的能譜信息并進(jìn)行分析，以識(shí)別核素、確定放射性物質(zhì)的種類 和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率。
[0016] 其中，利用飛行器攜帶所述CdZnTe譜儀飛行，以實(shí)現(xiàn)飛行巡檢功能包括:所述飛行 器獲取并發(fā)出本飛行器的導(dǎo)航信息、高度信息、巡檢區(qū)域的視頻圖像信息中的至少一項(xiàng)信 息;工作站系統(tǒng)根據(jù)所述飛行器發(fā)出的導(dǎo)航信息和高度信息以及所述CdZnTe譜儀發(fā)出的能 譜信息繪制三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖，將三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在巡檢區(qū) 域的視頻圖像中。
[0017] 所述方法還包括:所述飛行器根據(jù)工作站系統(tǒng)的飛行指令進(jìn)行飛行控制，或者，所 述飛行器按照預(yù)置的飛行路線進(jìn)行飛行控制。
[0018] 本發(fā)明利用飛行器攜帶CdZnTe譜儀實(shí)現(xiàn)飛行巡檢功能，可以提高核輻射監(jiān)測(cè)的工 作效率。并且，CdZnTe探測(cè)器可以在室溫下工作，其體積小、重量輕、能量分辨率高、探測(cè)效 率高、便攜性好。相對(duì)于HPGe探測(cè)器，CdZnTe探測(cè)器的禁帶寬度大，可在室溫下工作，不需要 龐大的液氮制冷設(shè)備或電制冷設(shè)備，能做成便攜式探測(cè)設(shè)備;相對(duì)于閃爍體探測(cè)器，CdZnTe 探測(cè)器直接把伽瑪射線或X射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，不需要光電倍增管或其他光電轉(zhuǎn)換器件，不 受磁場(chǎng)和電場(chǎng)影響，體積小，重量輕，而且能量分辨率高，能進(jìn)行精確的核素識(shí)別。相對(duì)于氣 體探測(cè)器，密度大、伽瑪射線探測(cè)效率高、能量分辨率高、無壽命限制。
[0019] 此外，由工作站系統(tǒng)接收CdZnTe譜儀發(fā)出的能譜信息并進(jìn)行分析，以識(shí)別核素、確 定放射性物質(zhì)的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率，可以增加飛行器的續(xù)航時(shí)間。并且，工作 站系統(tǒng)結(jié)合飛行器發(fā)出的導(dǎo)航信息和高度信息可以繪制三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖，還 可以將三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在飛行器發(fā)出的視頻圖像中，從而更加直觀和形 象地反映巡檢區(qū)域的輻射情況。
[0020] 通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其 優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明的飛行模式CdZnTe巡檢系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱"巡檢系統(tǒng)"）一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明CdZnTe譜儀10的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明CdZnTe晶體11嵌套在環(huán)柱形準(zhǔn)直器17內(nèi)的示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明飛行器20的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明工作站系統(tǒng)30的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。
[0028] 針對(duì)傳統(tǒng)核輻射監(jiān)測(cè)手段工作效率比較低的問題，提出本發(fā)明。
[0029]圖1是本發(fā)明的飛行模式CdZnTe巡檢系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱"巡檢系統(tǒng)"）一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0030] 如圖1所示，巡檢系統(tǒng)包括:CdZnTe譜儀10和飛行器20 XdZnTe譜儀10可以探測(cè)射 線，例如伽瑪或X射線等，采集能譜，并發(fā)出能譜信息。通過分析CdZnTe譜儀采集的能譜信 息，就可以精準(zhǔn)地識(shí)別核素、確定放射性物質(zhì)的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率。飛行器20 攜帶高能量分辨率的CdZnTe譜儀10飛行，可以實(shí)現(xiàn)飛行巡檢功能，從而提高核輻射監(jiān)測(cè)的 工作效率。并且，CdZnTe探測(cè)器可以在室溫下工作，其體積小、重量輕、能量分辨率高、探測(cè) 效率高、便攜性好。相對(duì)于HPGe探測(cè)器，CdZnTe探測(cè)器的禁帶寬度大，可在室溫下工作，不需 要龐大的液氮制冷設(shè)備或電制冷設(shè)備，能做成便攜式探測(cè)設(shè)備；相對(duì)于閃爍體探測(cè)器， CdZnTe探測(cè)器直接把伽瑪射線或X射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，不需要光電倍增管或其他光電轉(zhuǎn)換 器件，不受磁場(chǎng)和電場(chǎng)影響，體積小，重量輕，而且能量分辨率高，能進(jìn)行精確的核素識(shí)別。 相對(duì)于氣體探測(cè)器，密度大、伽瑪射線探測(cè)效率高、能量分辨率高、無壽命限制。
[0031] CdZnTe譜儀10能量分辨率高、體積小、重量輕，與飛行器20結(jié)合后，測(cè)量精度高、續(xù) 航時(shí)間長(zhǎng)，可以飛臨核事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，巡檢事故現(xiàn)場(chǎng)，降低人員進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)接受的輻 射劑量，為救援提供支持。
[0032] 下面描述對(duì)CdZnTe譜儀采集的能譜信息進(jìn)行分析，以識(shí)別核素、確定放射性物質(zhì) 的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率的過程。對(duì)采集的能譜進(jìn)行以下處理:平滑能譜、尋找峰 位、能量刻度，根據(jù)公式E = a+bx+cx2計(jì)算能量刻度系數(shù)，其中E為能量，a、b、c為系數(shù)，X為道 址，并計(jì)算峰位能量，在核素庫中檢索與峰位能量相對(duì)應(yīng)的備選核素，計(jì)算每個(gè)備選核素出 現(xiàn)的概率，排除干擾的備選核素，即得到峰位所對(duì)應(yīng)的核素，從而確定放射性物質(zhì)的種類。 計(jì)算能譜中每個(gè)峰的峰面積，根據(jù)峰位能量以及峰面積即可確定放射性物質(zhì)的強(qiáng)度。射線 的劑量率D = 其中i為道址，η為能譜的總道址數(shù)，化為第i道的計(jì)數(shù)率，F(xiàn) (EO為能譜劑量轉(zhuǎn)換函數(shù)，該函數(shù)可以在CdZnTe譜儀出廠時(shí)已確定。根據(jù)采集到的能譜和G (E)函數(shù)，可以實(shí)時(shí)計(jì)算射線的劑量率。
[0033]如圖1所示，巡檢系統(tǒng)還可以包括工作站系統(tǒng)30。能譜分析工作可以在飛行器20上 進(jìn)行分析，也可以在地面的工作站系統(tǒng)30進(jìn)行分析。然而，為了提高飛行器20的續(xù)航能力， 優(yōu)選的，可以在工作站系統(tǒng)30進(jìn)行能譜分析。工作站系統(tǒng)30接收CdZnTe譜儀10發(fā)出的能譜 信息并進(jìn)行分析，以識(shí)別核素、確定放射性物質(zhì)的種類和強(qiáng)度、計(jì)算射線的劑量率。
[0034] 本發(fā)明的巡檢系統(tǒng)還可以繪制三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖，進(jìn)一步還可以將三 維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在巡檢區(qū)域的視頻圖像中，從而更加直觀和形象地反映巡 檢區(qū)域的輻射情況。為此，飛行器20可以獲取本飛行器的導(dǎo)航信息、高度信息、巡檢區(qū)域的 視頻圖像信息等信息。根據(jù)飛行器20的導(dǎo)航信息和高度信息以及CdZnTe譜儀10采集的能譜 信息可以繪制三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖，若飛行器20還拍攝了巡檢區(qū)域的視頻圖像， 則還可以將三維放射性物質(zhì)和劑量分布圖疊加在巡檢區(qū)域的視頻圖像中。