[發(fā)明專利]一種圓柱體探測器對點源的源峰探測效率獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810034602.7
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108287357B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 吳和喜;劉玉娟;楊悅;趙劍坤;張懷強;劉義保
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01T1/16
• 分類號: G01T1/16
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 郭顯文

1.一種圓柱體探測器對點源的源峰探測效率獲取方法，其特征在于，先對圓柱體探測器標定其幾何結構，包括圓柱體探測器底面半徑和高度、各屏蔽體頂層及側面厚度；

利用窄束γ射線在物質中的指數(shù)衰減規(guī)律及γ場疊加原理構建任意尺寸圓柱體探測器源峰探測效率的解析方程式；

將探測器幾何結構參數(shù)、點源位置、μ_E和其它屏蔽材料的總線衰減系數(shù)代入上述構建后的解析方程式，采用梯形法即獲得上述圓柱體探測器對任意位置點源發(fā)射的任意能量γ射線的源峰探測效率值：

所述構建后的解析方程式如下：

①當點源P位于圓柱體探測器頂面正上方時：

②當點源P位于圓柱體探測器頂面?zhèn)壬戏綍r：

對積分區(qū)間內的任意值，如果那么，

反之，

③當點源P位于圓柱體探測器圓柱面外：

全能峰線衰減系數(shù)μ_E的獲取方法，是由以下方法得到的：

①將圓柱體探測器外所有屏蔽體用真空替代，采用MC軟件模擬指定11個位置點源發(fā)射能量為E的γ射線在圓柱體探測器內源峰探測效率值

②因μ_E的最大值為能量E的γ射線在圓柱體探測器內的總線衰減系數(shù)μ，則假設a＝0,b＝μ；

③取μ_E＝a與μ_E＝b代入所述構建后的解析方程式計算上述MC模擬模型中各位置點源發(fā)射能量為E的γ射線在圓柱體探測器內源峰探測效率值和計算其與模擬值間的加權偏差平方和；

④當ζ_a≥ζ_b時，取a＝(a+b)/2,b＝b；反之，取a＝a,b＝(a+b)/2；重復步驟③直至|a-b|≤μ/10⁵結束；此時如果ζ_a≥ζ_b，則μ_E＝b；反之，取μ_E＝a；

其中，η_E：指定位置點源發(fā)射能量為E的γ射線在圓柱體探測器內的源峰探測效率值；

ε：點源發(fā)射能量為E的γ射線的幾率；

r：圓柱體探測器底面半徑；

l：圓柱體探測器高度；

μ_E：能量E的γ射線在圓柱體探測器內的全能峰線衰減系數(shù)；

μ：能量E的γ射線在圓柱體探測器內的總線衰減系數(shù)，查找截面庫獲得；

D_i：從圓柱體探測器向外第i屏蔽體頂層垂直厚度；

C_i：從圓柱體探測器向外第i屏蔽體側面徑向厚度；

能量E的γ射線在第i屏蔽體內的總線衰減系數(shù)，查找截面庫獲得；

M：圓柱體探測器前屏蔽體總數(shù)目；

h：點源P與其在圓柱體探測器頂面上的投影Q之間直線距離；

ω：點源P在圓柱體探測器頂面上的投影Q與圓柱體軸線間的垂直距離；

θ：點源P出射γ射線與PQ線間的夾角；

點源P出射γ射線在圓柱體探測器頂面上投影線與OQ線間的夾角；

能量E的γ射線從頂面入射進入圓柱體探測器；

能量E的γ射線從側面入射進入圓柱體探測器；

積分中間變量；

將圓柱體探測器外所有屏蔽體用真空替代時，第k個位置點源發(fā)射能量為E的γ射線在圓柱體探測器內源峰探測效率值；

ζ_i：將圓柱體探測器外所有屏蔽體用真空替代時，第i種μ_E取值計算值與MC模擬值間偏差平方和；

T：真空無屏蔽環(huán)境下點源模擬個數(shù)；

a,b：為μ_E不同取值。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種圓柱體探測器對點源的源峰探測效率獲取方法，其特征在于MC模擬的方法具體如下：

基于VC++平臺編寫，軟件能模擬1keV-3MeV的γ射線在圓柱體探測器內的全能峰探測效率值；截面庫選用XCOM，包括γ射線與物質發(fā)生光電效應、康普頓散射和電子對效應；

計算過程中采用的方差減小技術為：當γ射線與探測器介質外其它物質發(fā)生相互作用時則γ射線歷史終止；利用指數(shù)變換提高γ射線在探測器介質中的權重；并利用GPU并行計算技術進一步縮減模擬時間。