一種基于康普頓γ光－核共振熒光的集裝箱無損檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于康普頓γ光－核共振熒光的集裝箱無損檢測方法，該方法在集裝箱一側放置康普頓γ光源提供γ光束，在集裝箱兩側各放置能譜儀，該能譜儀在水平面內(nèi)與入射γ束流方向分別成±90°角測量能譜；根據(jù)測量能譜分布，辨識各種核素的核共振熒光特征峰進而獲得集裝箱中可能的核素種類信息；在集裝箱的與光源相對的另一側放置流強探測器，通過水平和垂直掃描集裝箱，測量通過不同集裝箱位置的射線計數(shù)，得到位置與射線強度的信息；在集裝箱與流強探測器之間放置不同厚度的核素見證箔，重復步驟三并與步驟三測量的射線強度相比較。本發(fā)明能夠快速和精確地對各類核素進行識辨識，改善信噪比，減小復照劑量，縮短掃描時間。
【專利說明】一種基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測領域，尤其涉及一種基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法。
【背景技術】
[0002]康普頓光源是指利用高功率激光與相對論電子束進行逆康普頓散射而產(chǎn)生的一種X/Y射線源。它具有通量(較)高、脈沖短、(準)單能、方向性好、極化度高以及能量可調(diào)等性能特點，是原子/分子尺度上揭示物質結構和生命現(xiàn)象的強有力探針之一，在物理、化學，生物，醫(yī)學和同位素成像，以及能源需求等眾多前沿領域也具有極高的應用價值。
[0003]現(xiàn)有的無損檢測系統(tǒng)不能夠快速和精確地對各類核素進行分析，信噪比有待改善，復照劑量大，掃描時間長。
[0004]基于康普頓Y光一核共振熒光方法的集裝箱無損檢測系統(tǒng)與現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)相t匕，具有明顯的優(yōu)勢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于康普頓Y光一核共振熒光(NRF)的集裝箱無損檢測方法，旨在解決現(xiàn)有的無損檢測系統(tǒng)不能夠快速和精確地對各類核素進行分析，信噪比有待改善，復照劑量大，掃描時間長的問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、在集裝箱一側放置康普頓Y光源提供Y光束，在集裝箱兩側各放置一能譜儀，該能譜儀在水平面內(nèi)與入射Y束流方向分別成±90°角測量能譜；
[0008]步驟二、根據(jù)測量能譜分布，辨識各種核素的核共振熒光特征峰進而獲得集裝箱中可能的核素種類信息；
[0009]步驟三、在集裝箱的與光源相對的另一側放置流強探測器，通過水平和垂直掃描集裝箱，測量通過不同集裝箱位置的射線計數(shù)，得到位置與射線強度的信息；
[0010]步驟四、在集裝箱與流強探測器之間放置不同厚度的核素見證箔，重復步驟三并與步驟三測量的射線強度相比較，如在見證箔的核共振熒光峰位有明顯的射線強度衰減，如衰減不明顯，可進一步調(diào)節(jié)核素見證箔的厚度來觀測射線強度衰減，則證實核素種類并獲得核素位置信息，否則，結果反之。
[0011]所述的能譜儀，如鍺探測器的個數(shù)大于一。
[0012]所述的流強探測器，如溴化鑭計數(shù)器的個數(shù)大于一。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
[0014](I)通過掃描入射Y射線能量，基于核共振熒光(NRF)的核材料(包含其同位素)無損檢測不存在所謂的“易測量核素”和“難測量核素”之分，對原子序數(shù)Ζ>2的各類核素均可以快速和精確地分析；
[0015](2)在具有較好能量分辨的Y射線探測系統(tǒng)中，通過調(diào)節(jié)準單能的康普頓Y射線束能量至熒光能量點附近以及從本底噪聲中分離產(chǎn)生的熒光Y射線，有利于改善其信噪比；
[0016](3)激光康普頓散射產(chǎn)生的高亮度Y射線源將有助于提高無損檢測系統(tǒng)的性能指標，在相同的單位累積的亮度下，與基于軔致輻射源的方法相比，其所需的輻照劑量和掃描時間要通常要小(或短)1000倍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法流程圖；
[0018]圖2和圖3是本發(fā)明實施例提供的集裝箱檢測布局示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實施例提供的低原子序數(shù)核素C、N、O的核共振熒光峰；
[0020]圖5是本發(fā)明實施例提供的Cr核素的核共振熒光峰；
[0021]圖6是本發(fā)明實施例提供的不同掃描位置處的檢測結果；
[0022]圖7是本發(fā)明實施例提供的利用康普頓Y光一核共振熒光方法探測貨物和包裹內(nèi)隱蔽的金屬鉛材的示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明實施例提供的探測到的鉛核共振熒光產(chǎn)額隨靶位置的變化圖；
[0024]圖9是本發(fā)明實施例提供的在集裝箱載有某種核素的情況下，康普頓Y光射入集裝箱前(實線)、透過集裝箱后(虛點)以及透過核素見證箔后(虛線)的相對流強變化，圖中橫坐標為入射Y能量與核素的核共振熒光峰位之差。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，一種基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法包括以下步驟:
[0027]SlOl:在集裝箱一側放置Y光源提供Y光束，在集裝箱兩側各放置一高純鍺能能譜儀，如高純鍺能譜儀，其在水平面內(nèi)與入射Y束流方向分別成±90°角測量能譜；
[0028]S102:根據(jù)測量能譜分布，辨識各種核素的核共振熒光特征峰進而獲得集裝箱中可能的核素種類信息；
[0029]步驟三、在集裝箱的與光源相對的另一側放置流強探測器，如溴化鑭計數(shù)器，通過水平和垂直掃描集裝箱，測量通過不同集裝箱位置的射線計數(shù)，得到位置與射線強度的信息；
[0030]S104:如圖3所示，在集裝箱與流強探測器之間放置不同厚度的核素見證箔，重復步驟三并與步驟三測量的射線強度相比較，如在見證箔的核共振熒光峰位有明顯的射線強度衰減，如衰減不明顯，可進一步調(diào)節(jié)核素見證箔的厚度來觀測射線強度衰減，則證實核素種類并獲得核素位置信息，否則，結果反之。
[0031]進一步，所述的能譜儀的個數(shù)大于一。
[0032]進一步，所述的流強探測器的個數(shù)大于一。
[0033]進一步，過低的計數(shù)的位置點為計數(shù)異常點。
[0034]本發(fā)明的工作原理是:
[0035]利用康普頓光源并結合核共振熒光(NRF)可對核材料進行直接的無損檢測與管理。核共振熒光對人們所感興趣的核材料提供一種獨特的指紋。這種指紋由核內(nèi)的質子和中子數(shù)決定。當利用軔致輻射源或康普頓光源提供一定能量(核的二個能級之間的能量差，躍遷能量)的g射線束輻照樣品時。入射的g射線能有效的被核子吸收。隨后受激的核子在退激的過程中放出其能量與入射能量一致的g射線。通過測量退激過程(電磁躍遷)中的g射線或樣品的吸收譜，就可以獲得樣品中核素的組成和含量?？灯疹DY光源與其它光源相比，具有通亮高、脈沖短、單色性和準直性好，以及能量在連續(xù)可調(diào)等性能特點，覆蓋亞MeV至幾十MeV能區(qū)的康普頓Y光具有極強的穿透力，非常適合用于重屏蔽環(huán)境下的核材料無損檢測和辨識。
[0036]基于康普頓Y光一核共振熒光的核素無損檢測(實驗測量)結果如圖4-8所示，圖4是低原子序數(shù)核素C、N、0的核共振熒光峰；圖5是Cr核素的核共振熒光峰；圖6是不同掃描位置處的檢測結果，在圖6的上圖中，在位置y = -8cm處可以清楚看到鉛的共振熒光峰，說明里面有鉛；在圖6的下圖中，在位置y = -12cm處并沒有發(fā)現(xiàn)鉛的某個共振熒光峰，初步說明此位置處無鉛核素。
[0037]圖7是利用康普頓Y光一核共振熒光方法探測貨物和包裹內(nèi)隱蔽的核材料(如鉛材)的示意圖。
[0038]圖8是探測到的鉛核共振熒光產(chǎn)額隨靶位置的變化圖，探測結果表明，在-10 -1Omm位置處，貨物和包裹內(nèi)隱蔽的核素中有鉛核素，其它位置處未發(fā)現(xiàn)有鉛核素的跡象。
[0039]圖9是在集裝箱載有某種核素的情況下，康普頓Y光射入集裝箱前(實線)、透過集裝箱后(虛點)以及透過核素見證箔后(虛線)的相對流強變化，圖中橫坐標為入射Y能量與核素的核共振熒光峰位之差。
[0040]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法，其特征在于，所述的基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法包括以下步驟: 步驟一、在集裝箱一側放置康普頓Y光源提供Y光束，在集裝箱兩側各放置能譜儀，該能譜儀在水平面內(nèi)與入射Y束流方向分別成±90°角測量能譜； 步驟二、根據(jù)測量能譜分布，辨識各種核素的核共振熒光特征峰進而獲得集裝箱中的核素種類信息； 步驟三、在集裝箱的與光源相對的另一側放置流強探測器，通過水平和垂直掃描集裝箱，測量通過不同集裝箱位置的射線計數(shù)，得到位置與射線強度的信息； 步驟四、在集裝箱與流強探測器之間放置不同厚度的核素見證箔，重復步驟三并與步驟三測量的射線強度相比較，如在見證箔的核共振熒光峰位有明顯的射線強度衰減，如衰減不明顯，進一步調(diào)節(jié)核素見證箔的厚度來觀測射線強度衰減，則證實核素種類并獲得核素位置信息，否則，結果反之。
2.如權利要求1所述的基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法，其特征在于，所述的能譜儀的個數(shù)大于I。
3.如權利要求1所述的基于康普頓Y光一核共振熒光的集裝箱無損檢測方法，其特征在于，所述的流強探測器的個數(shù)大于I。
【文檔編號】G01N24/08GK104198515SQ201410439837
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】羅文 , 宋英明, 朱志超, 艾念 申請人:南華大學, 羅文