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放射源定位系统和定位方法

阅读:201发布:2024-02-14

专利汇可以提供放射源定位系统和定位方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了 放射源 的 定位 系统和定位方法,其中,定位系统包括:探测器,探测器包括 光电倍增管 和柱形闪烁晶体,柱形闪烁晶体用于接收放射射线,并经过光电倍增管生成探测 信号 ; 模数转换 器 ,通过前置 放大器 与探测器相连; 信号处理 模 块 ,用于利用柱形闪烁晶体垂直于底面的方向上的光产生和扩散的不一致性,根据经过放大和模数转换后的探测信号生成 采样 波形 进行信号甄别,以判定放射射线作用 位置 与光电倍增管的距离,并通过统计放射射线作用位置与光电倍增管的距离分布情况确定放射源的入射方向;其中,柱形闪烁晶体垂直于底面的方向上的长度大于预设长度。本发明具有如下优点:设备简单,成本低;可用于辅助放射源定位,避免盲目搜索。,下面是放射源定位系统和定位方法专利的具体信息内容。

1.一种放射源定位系统,其特征在于,包括:
探测器,所述探测器包括光电倍增管和柱形闪烁晶体,所述光电倍增管与所述柱形闪烁晶体的底面耦合,所述柱形闪烁晶体用于接收放射射线,并经过所述光电倍增管生成探测信号
模数转换器,通过前置放大器与所述探测器相连;
信号处理,与所述模数转换器相连,用于根据经过放大和模数转换后的探测信号生成采样波形,并根据放射源在不同位置下的标准波形与所述采样波形进行比对以判定放射射线作用位置与所述光电倍增管的距离,并通过统计放射射线作用位置与所述光电倍增管的距离分布情况确定放射源的入射方向;
其中,所述柱形闪烁晶体垂直于底面的方向上的长度大于预设长度。
2.根据权利要求1所述的放射源的定位系统,其特征在于,所述信号处理模块根据放射源在不同位置下的标准波形与所述采样波形进行比对的方式包括模板匹配、最小二乘算法深度学习中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的放射源的定位系统,其特征在于,所述柱形闪烁晶体的形状为长方体或圆柱体。
4.根据权利要求1所述的放射源的定位系统,其特征在于,所述预设长度为10cm。
5.根据权利要求1所述的放射源的定位系统,其特征在于,所述柱形闪烁晶体的晶体材料为NaI、CsI、GAGG、LSO、LYSO、BGO、GSO和YSO中的任意一种。
6.一种放射源的定位方法,其特征在于,包括权利要求1-5中任一项所述的放射源的定位系统,所述放射源的定位方法包括以下步骤:
预先获取准直源在不同位置入射的信号波形并存储;
通过所述探测器接收所述放射射线生成探测信号,并将所述探测信号进行放大和模数转换后进行处理得到采样波形;
根据所述采样波形和存储的准直源在不同位置入射的信号波形得到所述放射源射线作用位置与所述光电倍增管之间的距离分布情况;
根据所述放射源射线作用位置与所述光电倍增管之间的距离分布情况确定所述放射源的发射射线从靠近所述光电倍增管的一端入射,或远离所述光电倍增管的一端入射。

说明书全文

放射源定位系统和定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核辐射探测技术领域,具体涉及一种放射源的定位系统和定位方法。

背景技术

[0002] 放射源广泛应用于国民经济的各个领域,包括工业、农业、医学等,极大地造福了人类。但是另一方面,由于放射源可以释放高能射线或粒子,如伽射线、中子等,这些为电
离辐射,会破坏细胞组织,从而伤害人体。放射源泄露、丢失、或被盗事件时时有发生,放射
源的使用具有潜在的危险性,因此除了需要对放射源进行严格管理外还需要有效的监控或
监测。当放射源发生泄露、丢失、或被盗事件时,才能够对放射源进行快速寻找和定位,以降
低其带来的危害和社会效应。
[0003] 目前放射源监测使用最多的为剂量仪和能谱仪,但是这些设备通常没有定位能,需要采用地毯式搜索或者采用多个探测器信息进行融合计算。
[0004] 近年来基于编码板的成像探测器和基于康普顿散射原理的探测器被应用于放射源监测和寻找,这些成像探测器能够快速定放射源,但是这些设备价格昂贵,不利于推广
使用。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0006] 为此,本发明的第一个目的在于提出一种低成本的放射源的定位系统,可以对放射源进行定位。
[0007] 为了实现上述目的,本发明的实施例公开了一种放射源的定位系统,包括:探测器,所述探测器包括光电倍增管和柱形闪烁晶体,所述光电倍增管与所述柱形闪烁晶体的
底面耦合,所述柱形闪烁晶体用于接收放射射线,并经过所述光电倍增管生成探测信号;模
数转换器,通过前置放大器与所述探测器相连;信号处理,与所述模数转换器相连,用
于根据经过放大和模数转换后的探测信号生成采样波形,并根据放射源在不同位置下的标
准波形与所述采样波形进行比对以判定放射射线作用位置与所述光电倍增管的距离,并通
过统计放射射线作用位置与所述光电倍增管的距离分布情况确定放射源的入射方向;其
中,所述柱形闪烁晶体垂直于底面的方向上的长度大于预设长度。
[0008] 根据本发明实施例的放射源的定位系统,基于传统伽马射线能谱仪,无需进行硬件改进,设备简单,成本低;可用于辅助放射源定位,避免盲目搜索。
[0009] 另外,根据本发明上述实施例的放射源的定位系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0010] 可选地,所述信号处理模块根据放射源在不同位置下的标准波形与所述采样波形进行比对的方式包括模板匹配、最小二乘算法深度学习中的至少一种。
[0011] 可选地,所述柱形闪烁晶体的形状为长方体或圆柱体。
[0012] 可选地,所述预设长度为10cm。
[0013] 可选地,所述柱形闪烁晶体的晶体材料为NaI、CsI、GAGG、LSO、LYSO、BGO、GSO和YSO中的任意一种。
[0014] 本发明的第二个目的在于提出一种放射源的定位方法,可以对放射源进行定位。
[0015] 为了实现上述目的,本发明的实施例公开了一种放射源的定位方法,包括上述实施例的放射源的定位系统,所述放射源的定位方法包括以下步骤:预先获取准直源在不同
位置入射的信号波形,经过处理后存储;通过所述探测器接收所述放射射线生成探测信号,
并将所述探测信号进行放大和模数转换后进行处理得到采样波形;根据所述采样波形和存
储的准直源在不同位置入射的信号波形得到所述放射源射线作用位置与所述光电倍增管
之间的距离分布情况;根据所述放射源射线作用位置与所述光电倍增管之间的距离分布情
况确定所述放射源的发射射线从靠近所述光电倍增管的一端入射,或远离所述光电倍增管
的一端入射。
[0016] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0017] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0018] 图1是本发明一个实施例的放射源的定位系统的结构框图
[0019] 图2是本发明一个实施例中探测器的结构示意图;
[0020] 图3是本发明一个实施例中1s粒子波形的判定位置的统计直方图;
[0021] 图4是本发明一个实施例的放射源的定位方法的流程图

具体实施方式

[0022] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0023] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对
本发明的限制。
[0024] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
[0025] 参照下面的描述和附图,将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中,具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式,来表示实施本发明的实施
例的原理的一些方式,但是应当理解,本发明的实施例的范围不受此限制。相反,本发明的
实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0026] 以下结合附图描述本发明的放射源的定位系统和定位方法。
[0027] 图1是本发明一个实施例的放射源的定位系统的结构框图。如图1所示,本发明实施例的放射源的定位系统,包括探测器100、前置放大器200、模数转换器300和信号处理模
块400。
[0028] 其中,探测器100包括光电倍增管和柱形闪烁晶体。光电倍增管与柱形闪烁晶体的底面耦合,柱形闪烁晶体用于接收放射射线,并经过光电倍增管生成探测信号。其中,柱形
闪烁晶体垂直于底面的方向上的长度大于预设长度。
[0029] 图2是本发明一个实施例中探测器的结构示意图。如图2所示,探测器100包括光电倍增管1、柱形闪烁晶体2和设置在光电倍增管1外部用于屏蔽外界光的光屏蔽壳3。
[0030] 在本发明的一个实施例中,柱形闪烁晶体2的形状为长方体或圆柱体。
[0031] 在本发明的一个实施例中,柱形闪烁晶体2的晶体材料为NaI、CsI、GAGG、LSO、LYSO、BGO、GSO和YSO中的任意一种。
[0032] 在本发明的一个实施例中,预设长度为10cm。
[0033] 在本发明的一个示例中,柱形闪烁晶体2采用NaI长方体,尺寸10cm×10cm×40cm,其中一面10cm×10cm的端面耦合一个3.5英寸的光电倍增管1。
[0034] 前置放大器200用于对采样信号进行信号放大。
[0035] 模数转换器300用于对放大后信号进行模数转换。
[0036] 信号处理模块400与模数转换器300相连,用于根据经过放大和模数转换后的探测信号生成采样波形,并根据放射源在不同位置下的标准波形与采样波形进行比对以判定放
射射线作用位置与光电倍增管的距离,并通过统计放射射线作用位置与光电倍增管的距离
分布情况确定放射源的入射方向。
[0037] 具体地,采用准直的Na22放射源对柱形闪烁晶体2进行不同位置的照射,获得各个位置的标准波形。本实例分为三个位置:远离光电倍增管一端、晶体中间、靠近光电倍增一
端,每个位置采集100万个波形。
[0038] 进行数据采集,判断每个波形与各个位置标准波形进行比对,从而判定各个粒子入射位置是远离光电倍增管一端、或是晶体中间、或是靠近光电倍增一端。
[0039] 在本发明的一个实施例中,信号处理模块400根据放射源在不同位置下的标准波形与采样波形进行比对的方式包括模板匹配、最小二乘算法和深度学习中的至少一种。
[0040] 在本发明的一个示例中,信号处理模块400采用最小二乘算法进行波形比较。具体为:将三个位置的100万个波形进行平均获得三个标准波形,分别计算待判断位置的粒子波
形和三个标准波形各点的差的平方和,将差的平方和最小的标准波形所在位置作为该粒子
入射位置。
[0041] 在本发明的另一个示例中,信号处理模块400采用深度学习方法进行波形比较。具体为:对三个位置的100万个波形进行训练获得模型,将待判断粒子波形输入模型获得粒子
作用位置。
[0042] 图3是本发明一个实施例中1s粒子波形的判定位置的统计直方图。如图3所示,统计1s内入射的所有粒子的作用位置的统计直方图分布,从而判定放射源是靠近PMT的方向
入射还是远离PMT方向入射,即粒子作用位置如果在靠近PMT一端的位置(例如位置1)事件
数最多则放射源在靠近PMT一端,如图3中位置1的事件数做多,则放射源在靠近PMT一端(即
位置1);相反地粒子作用位置如果远离PMT一端的位置(例如位置3)事件数最多则放射源在
远离PMT一端。在本发明的一个示例中,放射源的定位系统安装于行人通道的地下,可以判
放射性物质携带嫌疑人是从探测器左侧通过还是右侧通过。
[0043] 根据本发明实施例的放射源的定位系统,基于传统伽马射线能谱仪,无需进行硬件改进,设备简单,成本低;可用于辅助放射源定位,避免盲目搜索。
[0044] 图4是本发明一个实施例的放射源的定位方法的流程图。如图4所示,本发明实施例的放射源的定位方法,包括上述实施例的放射源的定位系统,该放射源的定位方法包括
以下步骤:
[0045] S1:预先获取准直源在不同位置入射的信号波形并存储。
[0046] S2:通过探测器接收放射射线生成探测信号,并将探测信号进行放大和模数转换后进行处理得到采样波形。
[0047] S3:根据采样波形和存储的准直源在不同位置入射的信号波形得到放射源射线作用位置与光电倍增管之间的距离分布情况。
[0048] S4:根据放射源射线作用位置与光电倍增管之间的距离分布情况确定放射源的发射射线从靠近光电倍增管的一端入射,或远离光电倍增管的一端入射。
[0049] 需要说明的是,本发明实施例的放射源的定位方法的具体实施方式与本发明实施例的放射源的定位系统的具体实施方式类似,具体参见放射源的定位系统部分的描述,为
了减少冗余,不做赘述。
[0050] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本
发明的范围由权利要求及其等同限定。
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