[发明专利]一种土壤中放射性核素识别方法及装置

说明书

本发明公开了一种土壤中放射性核素识别方法及装置，装置包括上位机PC系统、数字化多道系统、高低压电源和探头系统，探头系统的探测管内沿长度方向间隔设置多个碲锌镉探测模块，土壤中的放射性核素衰变产生的伽马射线和X射线与碲锌镉探测模块作用，产生脉冲信号通过探头系统集成电路结构和数字化多道系统输出得到能谱数据，通过上位机PC系统中识别方法获得识别结果。以全谱最小二乘分析算法为基础，通过探测器响应矩阵对能谱数据进行反演计算，分别输出各个探测模块识别的放射性核素的种类和含量，对检测信息利用率高，对重叠峰分辨能力强，识别准确率高。本发明的装置携带方便，系统集成度高，可以同时实现对土壤中不同深度处放射性核素的识别。

技术领域

本发明属于核辐射检测技术领域，尤其涉及一种土壤中放射性核素识别方法及装置。

背景技术

核反应堆爆炸、放射性物质泄漏、高浓度核废水外溢等直接导致放射性核素进入周围环境中，使周围的土壤中沉积大量的放射性核素，而泄漏到空气中的放射性核素会随着大气运动、风雨等天气现象而下沉降到更大范围的土壤中，如果人们长期生活在该区域或者食用此类环境下生长的农作物，会严重影响自身及后代身体健康。检测发现废弃铀钍矿周围的土壤环境中含有大量放射性核素，其中有些放射性核素半衰期很长，在土壤中存在时间很久，严重危害土壤中各种动植物及微生物的正常生长，如果不能得到妥善处理，会对周围的生态环境造成不可挽回的后果。

土壤修复是解决放射性核素污染的重要手段，对于不同种类及不同含量放射性核素所污染土壤的修复方法也不同，为了更有针对性的进行修复工作，确定土壤中所含放射性核素的种类及含量是关键一步。

现有的土壤核辐射检测技术主要是通过采样至固定装置或实验室进行检测，需要对样品进行多次反复处理，过程繁琐，不能实时得到检测结果，难以确定样品的位置和深度信息，仅适用于小范围取样检测。此外，目前所用核素识别方法多为特征峰信息比对，能谱信息利用率不高，对于混合放射性核素识别准确率较低，难以实现定性和定量的同时识别。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种土壤中放射性核素识别方法及装置，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种土壤中放射性核素识别方法，步骤如下：

(1)基于蒙特卡洛模拟，对模拟能谱中不同能量梯度的伽马射线进行展宽，获取对应能量处的探测器响应函数，根据所述探测器响应函数获取完整能量范围内伽马射线的响应函数矩阵；

(2)通过实验测量获取探测器实际能谱，将探测器实际能谱与所述模拟能谱进行比对分析，计算得出模拟与实验之间的修正参数，利用修正参数对所述响应函数矩阵进行修正；

(3)通过多个半导体探测器模块获取不同深度土壤中放射性核素衰变产生的混合谱，使用修正后的探测器响应函数矩阵对所述混合谱进行非负最小二乘法反演计算，获取不同谱库能谱的计算值，分别输出各个探测模块识别的放射性核素的种类和含量。

优选地，步骤(1)中，所述完整能量范围内伽马射线的响应函数矩阵的获取方法为：根据探测器能量响应与半高宽的关系，利用插值法对各梯度间不同能量伽马射线响应函数进行计算，从而获取完整能量范围内伽马射线的响应函数矩阵。

本发明进一步提供了一种实现上述土壤中放射性核素识别方法的装置，包括上位机PC系统、数字化多道系统、高低压电源和探头系统，所述高低压电源为探头系统提供所需电压；所述探头系统包括集成电路盒和设置于集成电路盒底部的探测管，所述探测管内沿长度方向依次间隔设置多个半导体探测器模块；所述集成电路盒中设有依次线路连接的前置灵敏放大器、主放大器、主控芯片，所述前置灵敏放大器通过线路与探测器模块，所述主控芯片通过线路与数字化多道系统连接，数字化多道系统通过线路与上位机PC系统连接。