γ能谱剂量自动测量装置及测量方法与流程

本发明涉及核辐射探测
技术领域：
，特别是一种对γ能谱剂量进行自动测量的装置及方法。
背景技术：
：γ辐射具有较强的穿透能力，是人类所遭受外照射的重要来源，也是人们开展环境和职业卫生评价的主要研究对象之一。以往人们对γ辐射的测量主要采用总γ计数法和总γ剂量测量方法，此类方法没有对γ能谱进行甄别，测量结果存在较大的不确定性，已不能满足当前γ辐射监测与评价工作的需要。随着辐射探测技术的快速发展，γ能谱测量技术日趋成熟，对γ能谱进行测量已成为γ辐射监测与评价最主要的手段之一。然而现有的γ能谱仪仅能够对γ能谱的活度进行测量，不能够直接对γ能谱的剂量进行测量。此外，随着核电事业的发展，核与辐射计量领域也在迅速的发展，但目前核电站内外固定式γ辐射监测系统的现场校准与刻度方法仍未完全建立，仅能开展γ能谱活度的校准和刻度，亟待解决固定式γ辐射监测系统的γ能谱剂量现场校准与刻度的难题。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种对γ能谱剂量进行自动测量的装置及方法，利用γ能谱剂量自动测量装置进行γ能谱自动测量、γ能谱数据获取及γ能谱剂量自动估算，实现了γ能谱剂量自动、快速及可靠测量。本发明的技术方案是：γ能谱剂量自动测量装置，包括γ谱仪，所述的γ谱仪自带有测量软件，以实现对测量的自动控制，能够实现γ能谱自动测量以及γ能谱文件的自动保存。所述的γ能谱剂量自动测量装置还包括二次仪表，γ谱仪和二次仪表通过通讯接口连接。所述的二次仪表由置有γ能谱剂量自动估算程序的计算机、打印机及移动电源组成，计算机通过通讯接口分别与打印机及移动电源连接，二次仪表能够实现γ能谱文件读取、γ能谱数据分析以及γ能谱剂量自动估算。采用γ能谱剂量自动测量装置对γ能谱剂量进行自动测量的方法如下：首先利用γ谱仪对γ能谱进行测量，γ谱仪自带的测量软件能够实现对测量过程的自动控制，然后利用γ谱仪的通讯接口将能谱文件自动保存到二次仪表中，接着启动二次仪表内的γ能谱剂量自动估算程序，其程序能够对γ能谱文件进行自动读取分析并获取γ能谱信息，最后根据γ能谱剂量估算程序计算得到剂量结果，实现γ能谱剂量自动测量。γ能谱剂量自动估算程序的具体估算过程如下：启动计算机内的γ能谱剂量自动估算程序，进行初始化程序与参数设置，对γ能谱文件进行查询与识别，读取γ能谱文件并获取数据，然后进行γ能谱文件核素分析与处理，并基于获得的γ能谱信息自动调用相关参数，利用γ能谱剂量估算公式计算得到不同核素的辐射剂量，最后显示γ能谱剂量并输出。所述的γ能谱剂量自动估算程序包括初始化单元模块、能谱分析单元模块、参数设置单元模块、数据库单元模块、剂量估算单元模块。初始化单元模块的工作流程如下：启动搜索查找上一次存在的参数设置以及数据库选择的信息。若不存在则提示找不到，提醒并帮助进行新的参数设置和数据库选择，进行程序初始化；若存在则在主界面显示上一次存在的参数设置以及数据库选择的信息，在选择并应用的同时根据需要进行修改和删除，完成程序的初始化。能谱分析单元模块的工作流程如下：自动读取指定目录下γ谱仪测量得到的γ能谱文件后缀名，对γ能谱文件后缀名进行判断，并根据不同格式的γ能谱文件启动相关的γ能谱分析程序，接着处理γ能谱文件的数据并将提取出的γ能谱数据进行自动保存。参数设置单元模块的工作流程如下：通过参数设置界面，查看旧参数设置，判断是否修改，如果不需要修改，旧参数生效，然后自动保存参数设置；如果需要修改，根据测量需要进行相关参数的修改、添加、删除，在确认修改的参数之后，保存并及时被程序读取使用，同时自动保存新的参数设置。数据库单元模块的工作流程如下：通过数据库界面读取数据，对数据库数据进行修改保存，实现对放射性核素数据信息的查询、修改、添加、删除。剂量估算单元模块的工作流程如下：该模块基于γ能谱剂量估算公式，当程序对γ能谱进行读取与分析后获得不同核素的全能峰净面积S，根据公式（1）计算得到每种放射性核素的活度。(1)式（1）中，A为放射性核素的活度，单位为Bq；S为γ能谱中核素对应的全能峰净面积；f为该放射性核素对应能量发出的γ射线的几率即为分支比；t为样品测量的活时间，即为测量活时间，单位为s；为探测器的探测效率。接着将不同放射性核素的活度代入Beck公式（2）计算得出不同核素产生的剂量率。(2)式（2）中，为剂量率，单位为；与分别为对应核素的转换因子和活度，转换因子单位为，活度单位为Bq。最后将不同放射性核素的剂量率代入公式（3）计算得出不同核素产生的累积剂量。(3)式（3）中，D为累积剂量，单位为；与分别为对应核素的剂量率和测量时间，剂量率单位为，时间单位为h。本发明与现有技术相比具有如下特点：1、本发明提供的γ能谱剂量自动测量装置及测量方法将通用γ谱仪与二次仪表结合，进一步拓展了通用γ谱仪的功能，实现了通用γ谱仪能谱剂量的自动测量。2、应用现有的通用γ谱仪结合二次仪表来大规模开展γ能谱剂量的测量，测量过程方便快捷，同时也为解决核电站等场所固定式γ辐射剂量监测系统的现场校准和刻度难题提供了一种可行的方案。以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。附图说明附图1为γ能谱剂量自动测量装置的结构框图；附图2为二次仪表的结构框图；附图3为γ能谱剂量自动测量装置工作原理流程图；附图4为γ能谱剂量自动估算程序工作流程图；附图5为初始化单元模块工作流程图；附图6为能谱分析单元模块工作流程图；附图7为参数设置单元模块工作流程图；附图8为数据库单元工作模块流程图；附图9为γ能谱文件界面图；附图10为主窗口界面图；附图11为参数设置界面图；附图12为数据库界面图。具体实施方式γ能谱剂量自动测量装置，包括γ谱仪1，所述的γ谱仪1自带有测量软件，以实现对测量的自动控制，能够实现γ能谱自动测量以及γ能谱文件的自动保存。所述的γ能谱剂量自动测量装置还包括二次仪表2，γ谱仪1和二次仪表2通过通讯接口连接。所述的二次仪表2由置有γ能谱剂量自动估算程序的计算机2-1、打印机2-2及移动电源2-3组成，计算机2-1通过通讯接口分别与打印机2-2及移动电源2-3连接，二次仪表2能够实现γ能谱文件读取、γ能谱数据分析以及γ能谱剂量自动估算。采用γ能谱剂量自动测量装置对γ能谱剂量进行自动测量的方法如下：首先利用γ谱仪1对γ能谱进行测量，γ谱仪1自带的测量软件能够实现对测量过程的自动控制，然后利用γ谱仪1的通讯接口将能谱文件自动保存到二次仪表2中，接着启动二次仪表2内的γ能谱剂量自动估算程序，其程序能够对γ能谱文件进行自动读取分析并获取γ能谱信息，最后根据γ能谱剂量估算程序计算得到剂量结果，实现γ能谱剂量自动测量。γ能谱剂量自动估算程序的具体估算过程如下：启动计算机2-1内的γ能谱剂量自动估算程序，进行初始化程序与参数设置，对γ能谱文件进行查询与识别，读取γ能谱文件并获取数据，然后进行γ能谱文件核素分析与处理，并基于获得的γ能谱信息自动调用相关参数，利用γ能谱剂量估算公式计算得到不同核素的辐射剂量，最后显示γ能谱剂量并输出。所述的γ能谱剂量自动估算程序包括初始化单元模块、能谱分析单元模块、参数设置单元模块、数据库单元模块、剂量估算单元模块。初始化单元模块的工作流程如下：启动搜索查找上一次存在的参数设置以及数据库选择的信息。若不存在则提示找不到，提醒并帮助进行新的参数设置和数据库选择，进行程序初始化；若存在则在主界面显示上一次存在的参数设置以及数据库选择的信息，在选择并应用的同时根据需要进行修改和删除，完成程序的初始化。能谱分析单元模块的工作流程如下：自动读取指定目录下γ谱仪测量得到的γ能谱文件后缀名，对γ能谱文件后缀名进行判断，并根据不同格式的γ能谱文件启动相关的γ能谱分析程序，接着处理γ能谱文件的数据并将提取出的γ能谱数据进行自动保存。参数设置单元模块的工作流程如下：通过参数设置界面，查看旧参数设置，判断是否修改，如果不需要修改，旧参数生效，然后自动保存参数设置；如果需要修改，根据测量需要进行相关参数的修改、添加、删除，在确认修改的参数之后，保存并及时被程序读取使用，同时自动保存新的参数设置。数据库单元模块的工作流程如下：通过数据库界面读取数据，对数据库数据进行修改保存，实现对放射性核素数据信息的查询、修改、添加、删除。剂量估算单元模块的工作流程如下：该模块基于γ能谱剂量估算公式，当程序对γ能谱进行读取与分析后获得不同核素的全能峰净面积S，根据公式（1）计算得到每种放射性核素的活度。(1)式（1）中，A为放射性核素的活度，单位为Bq；S为γ能谱中核素对应的全能峰净面积；f为该放射性核素对应能量发出的γ射线的几率即为分支比；t为样品测量的活时间，即为测量活时间，单位为s；为探测器的探测效率。接着将不同放射性核素的活度代入Beck公式（2）计算得出不同核素产生的剂量率。(2)式（2）中，为剂量率，单位为；与分别为对应核素的转换因子和活度，转换因子单位为，活度单位为Bq。最后将不同放射性核素的剂量率代入公式（3）计算得出不同核素产生的累积剂量。(3)式（3）中，D为累积剂量，单位为；与分别为对应核素的剂量率和测量时间，剂量率单位为，时间单位为h。下面将通过对一个60Co标准放射源的剂量率进行单次测量来对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。为了清楚的描述实施过程中γ能谱剂量自动估算方法的操作方式，需对其操作界面进行说明。γ能谱剂量自动估算方法操作界面由一个主窗口以及两个二级窗口构成，其中主窗口用来进行常规操作以及结果显示，二级窗口用来进行参数设置以及数据库的选择或修改。所述的主窗口包括菜单栏、工具栏、分析显示区以及剂量显示区。其中，菜单栏包含二级菜单，采用下拉菜单方式查看与使用；工具栏包含了打开、保存、打印、开始、结束的快捷按钮；分析显示区利用表格加柱状图的方式将能谱分析结果显示；剂量显示区将估算得到的剂量结果显示。所述的二级窗口参数设置：根据实验要求以及能谱剂量估算方法需要调用的相关参数，对相关参数进行修改、添加或删除。所述的二级窗口数据库：打开数据库文件并根据要求对数据库文件内的放射性核素信息进行修改、添加或删除。所述的γ能谱剂量自动估算方法还针对γ谱仪1的测量方式在菜单栏上设计了测量模式的选择，其中包含了单次测量和连续测量。单次测量模式适用于对γ谱仪1的单次测量；连续测量模式适用于γ谱仪1长时间连续测量时使用。其具体操作步骤如下：首先启动γ能谱剂量自动测量装置，利用γ谱仪1测量软件对整个测量过程进行控制，当测量完成后，测量软件将测量得到的γ能谱文件通过通讯接口自动保存至γ能谱剂量自动估算程序指定的目录下，γ能谱文件界面如图9所示。然后对程序进行相关操作，根据此次实施例的要求以及能谱剂量估算方法需要调用的相关参数，点击参数设置，添加相关参数后点击确认，参数设置界面如图10所示；接着点击数据库，选择数据库文件，确定放射性核素60Co相关信息无误后点击确认，数据库界面如图11所示。接下来就是在主窗口界面进行操作，点击菜单栏上的文件按钮，打开并分析处理指定目录下的能谱文件，点击测量模式选择单次测量；然后点击工具栏上的开始按钮进行剂量估算，主窗口界面如图12所示。当程序运行结束后，估算得到的60Co剂量率结果并显示在主窗口界面，最后点击保存结果并打印获取纸质文件。表1给出了此次实施例使用本发明与使用人工计算方法得到的剂量率结果与标准值的比较，其中标准值是60Co标准放射源产生的辐射场的标准剂量。表1实验结果本实施例人工计算方法标准值0.380.390.37依表1所见，采用γ能谱剂量自动测量装置对γ能谱剂量进行自动测量，得到的剂量率结果与使用人工计算方法计算得到的剂量率结果误差不超过5%，同时与标准值误差也不超过5%。由此可得，采用γ能谱剂量自动测量装置对γ能谱剂量进行自动测量，能够精确获取γ能谱剂量结果，拓展了通用γ谱仪的功能，测量方法快速易于实现且结果可靠，装置结构简单易于操作且成本低。当前第1页1 2 3