[發明專利]放射性特征的異常檢測

有效

• 申請號: 201080056877.2
• 申請日: 2010-11-11
• 公開（公告）號: CN102713676A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 馬克·瑞恩哈德;大衛·鮑德曼
• 申請（專利權）人: 澳大利亞核能科技組織
• 主分類號: G01T1/167
• 分類號: G01T1/167;G01N23/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;付樂

技術領域

本發明涉及用于檢測伽瑪輻射的異常源的方法。

背景技術

需要檢測放射性材料的存在以防止這些材料未經授權地越過邊境，或進入這些材料被禁止的區域。合適的方法能夠在車輛經過檢測區域時執行檢測，優選地無需車輛在該區域中停留，從而不會過度地阻礙交通流。因此，該方法優選地能夠在約10秒或更少時間段內檢測這些材料的存在。該方法應該優選地具有高精確度，即較低水平的偽陽性（當不存在可疑材料時發出警報）和偽陰性（未能檢測到可疑材料的存在）。

由于天然存在的放射性材料（Naturally?Occurring?Radioactive?Material，NORM）或合法放射性藥物產品的濃度升高，可接受的材料可以發射一定程度的電離輻射，所以這種檢測變得復雜。使用簡單的塑料閃爍檢測器的一些現有系統僅測量由目標發射的伽瑪射線形式的輻射的總體水平。如果輻射檢測的閾值水平設置過低，這些系統容易出現高偽陽性率；如果輻射檢測的閾值水平設置過高，這些系統容易出現高偽陰性率。這些系統不能將包含濃度升高的NORM的合法交易商品與包含放射性材料的違法的或疏忽而無執照的商品區分開。

第二代檢測器尋求對目標的伽瑪射線譜進行測量，并且將該譜與已知受控的或者其他感興趣的放射性材料的譜進行比較。這些檢測器通常被稱為光譜檢測器，其通過存在于所測量的伽瑪射線譜中的特定伽瑪射線（能量）的存在性來識別同位素。這類高分辨率的光譜裝置非常昂貴，并且因具有挑戰性的操作條件而在現場部署中可靠性差。較低分辨率的光譜裝置比較便宜，但是相對于正確進行同位素識別而具有較差性能，導致較高的偽陽性率和偽陰性警報率。

發明目的

本發明的目的是基本克服或至少改善一個或多個上述缺點。

發明內容

在本發明的第一方面，提供了一種確定檢測區域的目標中是否存在異常放射性材料的方法，方法包括：

（i）從目標獲得目標伽瑪射線譜；

（ii）通過目標伽瑪射線譜準備目標數據組，目標數據組包括多個強度值，每個強度值與能量倉相關聯，能量倉代表目標伽瑪射線譜中的伽瑪射線能量或伽瑪射線能量范圍；

（iii）對目標數據組進行預處理；

（iv）將預處理后的目標數據組投射到多維空間，例如主成分空間中，主成分空間包含被投射到主成分空間中的預處理數據庫；

（v）確定多維空間，例如主成分空間中所投射的預處理后的目標數據組與所投射的預處理數據庫的一個或多個集群之間的距離；以及

（vi）將該距離與預定的閾值距離進行比較，以確定是否有異常放射性材料存在于目標中。

如果該距離大于（或大于或等于）閾值距離，可響應于目標中存在異常放射性材料生成信號。在變型中，僅當距離小于閾值距離時生成信號，指示目標中不存在異常放射性材料。

下面的選項可單獨地或以任何適當的組合方式與第一方面（如果適當，與下面描述的其他方面中的任一方面）組合。

該方法還可包括在預處理目標數據組的步驟之前將目標數據組重裝的步驟。重裝可包括將至少兩個相鄰能量倉的強度值集合以形成新的能量倉。

對（目標數據步驟或數據庫）進行預處理的步驟可包括正規化。它可包括強度正規化。它可包括對關于所有能量倉上的最大強度值進行正規化。預處理的步驟可包括將每個被觀察的譜標準化以使所有能量倉具有零均值和單位方差。預處理的步驟可包括相對于來自數據庫的每個能量倉的均值和標準差對每個能量倉（變量）進行標準化。每個強度值可代表用于其相關聯的能量倉的多個計數。

預處理數據庫可通過使用與用于獲得預處理后的數據組相似的程序來獲得。因此它可通過如下的過程獲得：

iv-a）從天然存在的放射性材料和其他任選源（這些可以是正常源或者可以是異常原或者其中的一些可以是正常源而另一些是異常源）獲得包括參考伽瑪射線譜的數據庫；

iv-b）通過參考伽瑪射線譜中的每個準備參考數據組，每個參考數據組包括多個強度值，每個強度值與能量倉相關聯，能量倉代表參考伽瑪射線譜中的伽瑪射線能量或伽瑪射線能量范圍；以及

iv-c）對每個參考數據組進行預處理以獲得所述預處理數據庫。

該方法還可包括在對參考數據組進行預處理的步驟之前重裝每個參考數據組的步驟。預處理應該與用于目標數據組的預處理相同。因而，預處理可為或可包括正規化，由此預處理的數據庫可以是正規化的數據庫。