[發明專利]一種SGS與TGS聯合測量裝置及準直器優化方法

有效

• 申請號: 201410102454.X
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103901052B
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 郜強;王仲奇;甘霖
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G01N23/06;G01N23/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及核材料非破壞性分析(Non-DestructiveAssay-NDA)技術 領域，尤其涉及一種SGS與TGS聯合測量裝置。

背景技術

分段式γ掃描技術(SegmentedGamma-rayScanner，SGS)與層 析γ掃描測量技術(TomographicGammaScanning，TGS作為重要的NDA 技術，已經廣泛應用于于核保障、核安保、國內核材料管制以及放射性廢 物分類檢驗等領域。SGS是為了測量核燃料循環過程中產生的非均勻中、 低密度的核廢料中的鈾、超鈾核素及其裂變產物質量而開發的NDA技術 之一。SGS裝置主要由探測系統、鉛屏蔽體、準直器、樣品旋轉平臺和透 射源等部分組成，SGS分析技術是針對常規的γ能譜定量測量方法面臨 的樣品吸收校正和非均勻性校正兩大難題而引入的測量分析技術。SGS技 術采用樣品“旋轉測量”模式，通過對樣品“透射測量+自發射測量”的 方法，實現感興趣核素的測量。

SGS技術在測量上采取徑向旋轉，軸向分段、逐段掃描測量的方式對 被測非均勻樣品進行分段“均勻化”處理。這樣的均勻化處理不僅對“測 量對象基體分布進行均勻化處理，同時也對物料分布進行了均勻化處理。 在這樣的測量模式下，非均勻的被測樣品變成了“層均勻化”，在很大程 度上解決了上述測量對象基體與物料非均勻分布校正問題。

TGS與SGS技術相類似，都是采用高純鍺γ探測器對物件所含放射性 核素發射的伽瑪射線進行測量，同時還對一外置透射源穿過物件的伽瑪射 線-透射射線進行測量。物件自發射線的測量是整個測量的基礎，而透射 射線的測量用來對自發射線在被測物件內的衰減進行校。TGS技術將發射 CT(ECT)和透射CT(TCT)技術巧妙的結合起來，通過分別進行發射測量和 透射測量，解決了γ射線能譜測量中由于樣品介質不均勻分布而引起的射 線衰減校正不準確的問題，從而大大提高了非均勻樣品中非均勻分布的放 射性核素測量的準確度。

TGS對被測物件進行三維立體掃描，即不僅對被測物件進行軸向分段 掃描，而且對每一層進行兩個相互垂直的水平方向的掃描(雙探測器通常采 用的掃描模式)或一個水平方向掃描加一個旋轉掃描(單探測器通常采用的 掃描模式)。這樣，實際上是將被測物件分割成若干較小單元的立體方柱， 每個單元小立體方柱被當作一個均勻介質體；通過對物件進行低分辨率γ 層析透射掃描和發射掃描，得到物件內介質密度和放射性核素分布的粗略 圖像，介質密度圖像被用來對發射圖像進行點-點對應(pointtopoint)的衰 減校正。換句話說，TGS技術所采用的γ射線衰減校正是基于衰減介質和 放射性核素的實際分布的，對非均勻介質及放射性核素非均勻分布的物件， 其放射性核素測量的準確性得到很大的提高。這一技術適用于中低密度非 均勻介質中非均勻分布放射性核素的測量，其弱點是測量時間較長，測量 費用高。

但上述兩種測量技術往往單獨使用，不能夠對多種介質進行測量。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本 創作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SGS與TGS聯合測量裝置，用以克服上 述技術缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種SGS與TGS聯合測量裝置，其特 征在于，該聯合測量裝置包括探測系統、鉛屏蔽體、準直器、樣品測量平 臺和投射屏蔽體，其中，

所述探測系統固定在測量臺架上，探測器安裝在所述鉛屏蔽體中；所 述準直器包括SGS準直器模塊或TGS準直器模塊中的一種，均安裝在所 述鉛屏蔽體上；所述樣品測量平臺在準直器與投射屏蔽體之間，測量時， 將樣品放置在所述樣品測量平臺上；該聯合測量裝置具有實現所述SGS 準直器將樣品軸向旋轉與垂直上升測量，以及TGS準直器將樣品軸向旋 轉、平移與垂直上升測量要求的樣品測量平臺；在測量時，所述TGS準直 器與SGS準直器能夠切換；

所述TGS準直器與SGS準直器通過蒙特卡羅模擬方法進行優化設 計，確定形狀；

所述TGS準直器對樣品透射測量，計算每個體素的線衰減系數；自發 射測量，計算每個體素衰減校正系數；利用蒙特卡羅模擬方法建立衰減校 正因子物理模型，針對特定測量對象，計算出當前層樣品與鄰層樣品的探 測效率比；根據特定的分塊尺寸，調節TGS準直器結構；當鄰層探測效率 與當前層探測效率之比小于30％時，TGS準直器滿足要求；