[發明專利]基于點源空間效率函數的層析γ掃描體素效率刻度方法

有效

• 申請號: 201811487228.2
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109541675B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 鄭洪龍;庹先國;石睿;李懷良;王琦標;鄧超;李志剛;何艾靜;劉威;王葉藺
• 申請（專利權）人: 四川理工學院;西南科技大學
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00;G01T1/29
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 李玉興

本發明公開了一種解決已有方法通用性差、工作量大、計算繁冗的層析γ掃描體素效率刻度方法。該方法首先采用MCNP程序計算在TGS系統探測空間和多個γ射線能量下的離散點源效率，結合所提出的點源空間效率函數模型，采用多元非線性回歸擬合方法，建立效率刻度函數。其次根據實際核廢物桶體素劃分方式確定各體素中心位置坐標，通過TGS發射測量獲取γ射線能量。最后將體素中心位置坐標和γ射線能量帶入效率刻度函數，快速、準確的計算各個體素的效率。采用該方法在探測系統不變的情況下，對于探測區域內的任意核廢物桶位置、斷層個數、體素劃分方式及體素個數，均可快速、準確實現體素效率刻度，使刻度實現過程通用化、簡單快捷化，且效率刻度工作量小。

技術領域

本發明涉及在核廢物桶層析γ掃描分析過程中，一種基于點源空間效率函數的體素效率刻度的方法。

背景技術

在核廢物桶γ無損檢測分析中，層析γ掃描技術(Tomographic Gamma Scanning，TGS)是將CT成像理論應用到非均勻核廢物桶無損檢測技術中，實現了桶內介質線衰減系數的三維成像、放射性核素含量分布的三維成像，能夠分析出放射性核素的種類、含量、位置信息。TGS技術是目前公認的最先進的檢測技術之一。

TGS技術實現核廢物桶的檢測分析，分為透射測量和發射測量兩個部分，通過透射測量重建桶內介質線衰減系數分布圖像，通過發射測量重建桶內放射性核素活度分布圖像。在透射測量中，先將核廢物桶縱向分為若干斷層，再將每一斷層劃分為若干體素，通過準直后的γ射線束對每一斷層進行透射掃描，結合被檢測桶的平移和旋轉，最終完成核廢物桶的TGS檢測。根據γ射線衰減定律，窄束γ射線在物質中的衰減規律：

I_i＝I₀·exp(-μx)

式中，I₀為原始射線強度，I_i為經過物質衰減后的射線強度，μ為線衰減系數，x為衰減距離。因此，核廢物桶TGS透射測量的過程，可以描述為：

令I_i/I₀＝P_i，定義V_i＝-ln(P_i)，則有：

式中，I₀為未放置核廢物桶時的探測器計數率，I_i為放置核廢物桶時的探測器計數率，μ_j為第j個體素的線衰減系數，x_ij為在第i次測量位置時γ射線穿過第j個體素的徑跡長度。通過求解TGS透射測量方程，重建不同γ射線能量的線衰減系數分布圖像(TGS透射圖像)。通過重建的透射圖像，對桶內核素自發γ射線在體素中的線衰減系數進行校正。

在TGS發射測量中，關閉透射源，以同樣的掃描方式，測量核廢物桶中的放射性核素，獲取放射性核素種類和特征峰計數。根據放射性樣品活度計算：

式中，A為放射性活度，n為探測器計數率，ε為探測效率，f為γ射線發射率分支比。因此，TGS發射測量的過程，可以描述為：

F_ij＝ε_ijD_ij