[发明专利]一种数值计算的放射线测量仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种数值计算的放射线测量仿真方法，包括以下步骤：构建放射源模型、射线探测灵敏物质模型、射线测量电子学系统场景结构模型、射线测量电子学部件模型和射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型；基于所述放射源模型、射线测量电子学系统场景结构模型、射线测量电子学部件模型和射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型构建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，完成所述射线的测量信号的模拟采集和记录显示。本发明还涉及数值计算的放射线测量仿真系统。本发明规避掉放射源的使用资质，能够开展批量化的操作性放射测量实验教学。

技术领域

本发明涉及放射线测量仿真技术领域，特别是涉及一种数值计算的放射线测量仿真方法及系统。

背景技术

放射线与人类的生活息息相关，广泛应用于国防军事、医疗卫生、环境保护等领域。由于放射线是看不见摸不着的，因此放射线测量是人类认识射线和利用射线的基本工具。放射线测量内容包括活度测量、能量测量和能谱测量，测量类型包括绝对测量和相对测量，测量目的有定性测量、定量测量、定位测量等；按测量射线的种类有α射线、β射线和γ射线测量；按照测量系统的模式分为：模拟单道测量和计算机多道测量。放射测量是核医学应用的基础。

由于放射线测量必须用到放射源，而放射源受到国家环保、公安、卫生等部门的严格管控，许多学校没有放射源的使用资质，因此根本无法开展放射线相关的实验教学。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数值计算的放射线测量仿真方法及系统，规避掉放射源的使用资质，开展批量化的操作性放射测量实验教学。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种数值计算的放射线测量仿真方法，包括以下步骤：

(1)构建放射源模型、射线探测灵敏物质模型、射线测量电子学系统场景结构模型、射线测量电子学部件模型和射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型；

(2)基于所述放射源模型、射线测量电子学系统场景结构模型、射线测量电子学部件模型和射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型构建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，完成所述射线的测量信号的模拟采集和记录显示。

所述步骤(1)中构建的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。

所述步骤(1)中构建的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。

所述步骤(1)中构建的射线与晶体探测灵敏物质相互作用模型是指射线进入探测器灵敏物质后，根据由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；