[發(fā)明專利]一種數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010926175.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN112201104B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪紅志;徐羅元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海培云教育科技有限公司
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌

本發(fā)明涉及一種數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真方法，包括以下步驟：構(gòu)建放射源模型、射線探測(cè)靈敏物質(zhì)模型、射線測(cè)量電子學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)模型、射線測(cè)量電子學(xué)部件模型和射線與晶體探測(cè)靈敏物質(zhì)相互作用模型；基于所述放射源模型、射線測(cè)量電子學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)模型、射線測(cè)量電子學(xué)部件模型和射線與晶體探測(cè)靈敏物質(zhì)相互作用模型構(gòu)建射線在探測(cè)器中的能量沉積計(jì)算數(shù)學(xué)模型，將計(jì)算得到的能量沉積轉(zhuǎn)化成電脈沖信號(hào)并經(jīng)電子學(xué)模擬處理和記錄顯示，完成所述射線的測(cè)量信號(hào)的模擬采集和記錄顯示。本發(fā)明還涉及數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真系統(tǒng)。本發(fā)明規(guī)避掉放射源的使用資質(zhì)，能夠開展批量化的操作性放射測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及放射線測(cè)量仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

放射線與人類的生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。由于放射線是看不見摸不著的，因此放射線測(cè)量是人類認(rèn)識(shí)射線和利用射線的基本工具。放射線測(cè)量?jī)?nèi)容包括活度測(cè)量、能量測(cè)量和能譜測(cè)量，測(cè)量類型包括絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量，測(cè)量目的有定性測(cè)量、定量測(cè)量、定位測(cè)量等；按測(cè)量射線的種類有α射線、β射線和γ射線測(cè)量；按照測(cè)量系統(tǒng)的模式分為：模擬單道測(cè)量和計(jì)算機(jī)多道測(cè)量。放射測(cè)量是核醫(yī)學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

由于放射線測(cè)量必須用到放射源，而放射源受到國(guó)家環(huán)保、公安、衛(wèi)生等部門的嚴(yán)格管控，許多學(xué)校沒(méi)有放射源的使用資質(zhì)，因此根本無(wú)法開展放射線相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真方法及系統(tǒng)，規(guī)避掉放射源的使用資質(zhì)，開展批量化的操作性放射測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種數(shù)值計(jì)算的放射線測(cè)量仿真方法，包括以下步驟：

(1)構(gòu)建放射源模型、射線探測(cè)靈敏物質(zhì)模型、射線測(cè)量電子學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)模型、射線測(cè)量電子學(xué)部件模型和射線與晶體探測(cè)靈敏物質(zhì)相互作用模型；

(2)基于所述放射源模型、射線測(cè)量電子學(xué)系統(tǒng)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)模型、射線測(cè)量電子學(xué)部件模型和射線與晶體探測(cè)靈敏物質(zhì)相互作用模型構(gòu)建射線在探測(cè)器中的能量沉積計(jì)算數(shù)學(xué)模型，將計(jì)算得到的能量沉積轉(zhuǎn)化成電脈沖信號(hào)并經(jīng)電子學(xué)模擬處理和記錄顯示，完成所述射線的測(cè)量信號(hào)的模擬采集和記錄顯示。

所述步驟(1)中構(gòu)建的放射源模型為點(diǎn)源模型、面源模型、未知源模型、混合源和本底模型中的一種或幾種，包括放射源結(jié)構(gòu)、尺寸、活度、能量、半衰期、本底活度和能量分布中的一種或幾種。

所述步驟(1)中構(gòu)建的射線探測(cè)靈敏物質(zhì)模型包括探測(cè)靈敏物質(zhì)類型、探測(cè)靈敏物質(zhì)等效原子序數(shù)、靈敏物質(zhì)尺寸、反射層和源探距中的一種或幾種。

所述步驟(1)中構(gòu)建的射線與晶體探測(cè)靈敏物質(zhì)相互作用模型是指射線進(jìn)入探測(cè)器靈敏物質(zhì)后，根據(jù)由射線能量和靈敏物質(zhì)參數(shù)計(jì)算的各種效應(yīng)作用截面，隨機(jī)性的與靈敏物質(zhì)發(fā)生不同的相互作用，計(jì)算其產(chǎn)生的次級(jí)射線與靈敏物質(zhì)再隨機(jī)性的發(fā)生多次的不同相互作用，被物質(zhì)吸收，計(jì)算最終沉積在物質(zhì)中的射線能量；其中，沉積的能量計(jì)算成熒光光子數(shù)后，再經(jīng)光電倍增管計(jì)算成輸出電脈沖幅度；每次相互作用中，都會(huì)有一定比例的射線或次級(jí)射線不與物質(zhì)發(fā)生作用，逃出靈敏物質(zhì)，則射線的全部能量或部分將不會(huì)被沉積下來(lái)，導(dǎo)致輸出脈沖的幅度有統(tǒng)計(jì)性差異。

所述射線在探測(cè)器中的能量沉積計(jì)算數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

(A)隨機(jī)入射到探測(cè)靈敏物質(zhì)內(nèi)隨機(jī)位置的一個(gè)伽馬射線事件，計(jì)算其隨機(jī)運(yùn)動(dòng)距離，當(dāng)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)距離大于晶體尺寸時(shí)，伽馬射線穿出，即沒(méi)有被探測(cè)到，本次計(jì)數(shù)將作為計(jì)算探測(cè)效率的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)；本次入射事件結(jié)束；