[发明专利]一种数值计算的放射线测量仿真方法及系统

权利要求书

1.一种数值计算的放射线测量仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建伽马射线放射源模型、伽马射线探测灵敏物质模型、伽马射线测量电子学系统场景结构模型、伽马射线测量电子学部件模型和伽马射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型；其中，所述伽马射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型是指伽马射线进入探测器灵敏物质后，根据由伽马射线能量和灵敏物质参数计算的各种效应作用截面，随机性的与灵敏物质发生不同的相互作用，计算其产生的次级射线与灵敏物质再随机性的发生多次的不同相互作用，被物质吸收，计算最终沉积在物质中的射线能量；其中，沉积的能量计算成荧光光子数后，再经光电倍增管计算成输出电脉冲幅度；每次相互作用中，都会有一定比例的射线或次级射线不与物质发生作用，逃出灵敏物质，则射线的全部能量或部分将不会被沉积下来，导致输出脉冲的幅度有统计性差异；

所述伽马射线在探测器中的能量沉积计算数学模型实现过程包括：

(A)随机入射到探测灵敏物质内随机位置的一个伽马射线事件，计算其随机运动距离，当随机运动距离大于晶体尺寸时，伽马射线穿出，即没有被探测到，本次计数将作为计算探测效率的数据被存储；本次入射事件结束；

当随机运动距离小于晶体尺寸时，说明射线与灵敏物质发生了某种相互作用；根据所述效应作用截面计算该作用的可能类型；当发生光电效应时，则入射射线消失，损失一部分电子结合能后打出一个电子，沉积能量＝(入射射线能量-电子结合能)，能量沉积会产生一个幅度与沉积能量成正比的电脉冲，电脉冲最后形成光电峰；本次入射事件结束；

当发生康普顿效应时，入射射线损失一部分电子结合能后打出电子，自身变成散射线，散射线相当于一次新的射线入射事件，再次开始与灵敏物质的相互作用计算；最终沉积能量＝(入射射线能量-电子结合能-出射的散射线能量)，能量沉积会产生一个幅度与沉积能量成正比的电脉冲，电脉冲最后形成康普顿峰；本次入射事件结束；

当发生电子对效应时，入射射线消失，产生一对正负电子，正电子湮灭后，产生能量为0.511MeV的两个伽马光子；这两个伽马光子相当于两个同时入射的伽马射线，重复与灵敏物质的相互作用计算；最终沉积能量＝(入射射线能量-电子结合能-单/双逃逸湮灭光子的能量)，能量沉积会产生一个幅度与沉积能量成正比的电脉冲，电脉冲最后形成单/双逃逸峰；本次入射事件结束；

(B)如此不断重复步骤(A)的判断计算，直至按照测量活度×测量时间×几何因子的所有射线入射事件都完成计算后，计算停止；

(2)基于所述伽马射线放射源模型、伽马射线测量电子学系统场景结构模型、伽马射线测量电子学部件模型和伽马射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型构建伽马射线在探测器中的能量沉积计算数学模型，将计算得到的能量沉积转化成电脉冲信号并经电子学模拟处理和记录显示，完成所述伽马射线的测量信号的模拟采集和记录显示。

2.根据权利要求1所述的数值计算的放射线测量仿真方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建的伽马射线放射源模型为点源模型、面源模型、未知源模型、混合源和本底模型中的一种或几种，包括放射源结构、尺寸、活度、能量、半衰期、本底活度和能量分布中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的数值计算的放射线测量仿真方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建的伽马射线探测灵敏物质模型包括探测灵敏物质类型、探测灵敏物质等效原子序数、灵敏物质尺寸、反射层和源探距中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的数值计算的放射线测量仿真方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建的伽马射线测量电子学系统场景结构模型为伽马射线电子学测量系统的2D或3D场景结构建模，包括放射源、探头、主放、单道、率表、定标器、ADC多道、高压电源和防护材料；其中，每个部件的连线接口、拨码开关、电源开关、旋钮、数码显示管、液晶屏都设计成热点，能够进行操作、切换或刷新显示，其中，热点操作调节的参数信息会分别发送到所述射线测量电子学部件模型和放射源模型中。