本发明专利技术涉及一种SGS与TGS联合测量装置及准直器的优化方法，该装置包括探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品测量平台和投射屏蔽体，其中，所述探测系统固定在测量台架上，探测器安装在所述铅屏蔽体中；所述准直器包括SGS准直器模块或TGS准直器模块中的一种，均安装在所述铅屏蔽体上；所述样品测量平台在准直器与投射屏蔽体之间，测量时，将样品放置在所述样品测量平台上；在测量时，所述TGS准直器与SGS准直器能够切换；所述TGS准直器与SGS准直器通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计，确定形状。本发明专利技术结合SGS与TGS各自测量要求，通过蒙特卡罗模拟方法，兼容SGS与TGS测量要求，能够满足SGS与TGS测量要求的联合装置；并且可在两种测量模式中切换。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种SGS与TGS联合测量装置及准直器的优化方法，该装置包括探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品测量平台和投射屏蔽体，其中，所述探测系统固定在测量台架上，探测器安装在所述铅屏蔽体中；所述准直器包括SGS准直器模块或TGS准直器模块中的一种，均安装在所述铅屏蔽体上；所述样品测量平台在准直器与投射屏蔽体之间，测量时，将样品放置在所述样品测量平台上；在测量时，所述TGS准直器与SGS准直器能够切换；所述TGS准直器与SGS准直器通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计，确定形状。本专利技术结合SGS与TGS各自测量要求，通过蒙特卡罗模拟方法，兼容SGS与TGS测量要求，能够满足SGS与TGS测量要求的联合装置；并且可在两种测量模式中切换。【专利说明】—种SGS与TGS联合测量装置及准直器优化方法
本专利技术涉及核材料非破坏性分析(Non-Destructive Assay-NDA)
，尤其涉及一种SGS与TGS联合测量装置。
技术介绍
分段式Y扫描技术(Segmented Gamma-ray Scanner, SGS)与层析Y扫描测量技术(Tomographic Gamma Scanning, TGS作为重要的NDA技术，已经广泛应用于于核保障、核安保、国内核材料管制以及放射性废物分类检验等领域。SGS是为了测量核燃料循环过程中产生的非均匀中、低密度的核废料中的铀、超铀核素及其裂变产物质量而开发的NDA技术之一。SGS装置主要由探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品旋转平台和透射源等部分组成，SGS分析技术是针对常规的Y能谱定量测量方法面临的样品吸收校正和非均匀性校正两大难题而引入的测量分析技术。SGS技术采用样品“旋转测量”模式，通过对样品“透射测量+自发射测量”的方法，实现感兴趣核素的测量。SGS技术在测量上采取径向旋转，轴向分段、逐段扫描测量的方式对被测非均匀样品进行分段“均匀化”处理。这样的均匀化处理不仅对“测量对象基体分布进行均匀化处理，同时也对物料分布进行了均匀化处理。在这样的测量模式下，非均匀的被测样品变成了“层均匀化”，在很大程度上解决了上述测量对象基体与物料非均匀分布校正问题。TGS与SGS技术相类似，都是采用高纯锗Y探测器对物件所含放射性核素发射的伽玛射线进行测量，同时还对一外置透射源穿过物件的伽玛射线-透射射线进行测量。物件自发射线的测量是整个测量的基础，而透射射线的测量用来对自发射线在被测物件内的衰减进行校。TGS技术将发射CT (ECT)和透射CT (TCT)技术巧妙的结合起来，通过分别进行发射测量和透射测量，解决了 Y射线能谱测量中由于样品介质不均匀分布而引起的射线衰减校正不准确的问题，从而大大提高了非均匀样品中非均匀分布的放射性核素测量的准确度。TGS对被测物件进行三维立体扫描，即不仅对被测物件进行轴向分段扫描，而且对每一层进行两个相互垂直的水平方向的扫描(双探测器通常采用的扫描模式)或一个水平方向扫描加一个旋转扫描(单探测器通常采用的扫描模式)。这样，实际上是将被测物件分割成若干较小单元的立体方柱，每个单元小立体方柱被当作一个均匀介质体；通过对物件进行低分辨率Y层析透射扫描和发射扫描，得到物件内介质密度和放射性核素分布的粗略图像，介质密度图像被用来对发射图像进行点-点对应(point to point)的衰减校正。换句话说，TGS技术所采用的Y射线衰减校正是基于衰减介质和放射性核素的实际分布的，对非均匀介质及放射性核素非均匀分布的物件，其放射性核素测量的准确性得到很大的提高。这一 技术适用于中低密度非均匀介质中非均匀分布放射性核素的测量，其弱点是测量时间较长，测量费用高。但上述两种测量技术往往单独使用，不能够对多种介质进行测量。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种SGS与TGS联合测量装置，用以克服上述技术缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种SGS与TGS联合测量装置，该联合测量装置包括探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品测量平台和投射屏蔽体，其中，所述探测系统固定在测量台架上，探测器安装在所述铅屏蔽体中；所述准直器包括SGS准直器模块或TGS准直器模块中的一种，均安装在所述铅屏蔽体上；所述样品测量平台在准直器与投射屏蔽体之间，测量时，将样品放置在所述样品测量平台上；所述SGS准直器将样品轴向旋转与垂直上升测量，以及TGS准直器将样品轴向旋转、平移与垂直上升测量要求的样品测量平台；在测量时，所述TGS准直器与SGS准直器能够切换；所述TGS准直器与SGS准直器通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计，确定形状。进一步，所述TGS准直器对样品透射测量，计算每个体素的线衰减系数；自发射测量，计算每个体素衰减校正系数；利用蒙特卡罗模拟方法建立衰减校正因子物理模型，针对特定测量对象，计算出当前层样品与临层样品的效率比；根据特定的分块尺寸，调节TGS准直器结构；当邻层探测效率与当前层效率之比小于30%时，满足要求的TGS准直器；所述SGS准直器，基于蒙特卡罗算法，跟踪模拟样品中对于物料发射的特定能量射线在特定准直条件下在样品中输运过程，获取经过校正后物料发射Y射线总计数率的统计估计；跟踪模拟蒙特卡罗方法在探测器及其屏蔽准直体中对于特定能量Y射线的输运过程，获取探测效率；通过蒙特卡罗模拟方法，针对特定测量对象与测量系统，按SGS准直器特定分层测量要求，SGS准直器满足串扰小于40%，符合SGS准直器测量要求。进一步，所述TGS准直器，根据下述透射方程计算每个体素衰减校正系数: 【权利要求】1.一种SGS与TGS联合测量装置，其特征在于，该联合测量装置包括探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品测量平台和投射屏蔽体，其中， 所述探测系统固定在测量台架上，探测器安装在所述铅屏蔽体中；所述准直器包括SGS准直器模块或TGS准直器模块中的一种，均安装在所述铅屏蔽体上；所述样品测量平台在准直器与投射屏蔽体之间，测量时，将样品放置在所述样品测量平台上；所述SGS准直器将样品轴向旋转与垂直上升测量，以及TGS准直器将样品轴向旋转、平移与垂直上升测量要求的样品测量平台；在测量时，所述TGS准直器与SGS准直器能够切换； 所述TGS准直器与SGS准直器通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计，确定形状。2.根据权利要求1所述的SGS与TGS联合测量装置，其特征在于，所述TGS准直器对样品透射测量，计算每个体素的线衰减系数；自发射测量，计算每个体素衰减校正系数；利用蒙特卡罗模拟方法建立衰减校正因子物理模型，针对特定测量对象，计算出当前层样品与临层样品的效率比；根据特定的分块尺寸，调节TGS准直器结构；当邻层探测效率与当前层效率之比小于30%时，满足要求的TGS准直器； 所述SGS准直器，基于蒙特卡罗算法，跟踪模拟样品中对于物料发射的特定能量射线在特定准直条件下在样品中输运过程，获取经过校正后物料发射Y射线总计数率的统计估计；跟踪模拟蒙特卡罗方法在探测器及其屏蔽准直体中对于特定能量Y射线的输运过程，获取探测效率；通过蒙特卡罗模拟方法，针对特定测量对象与测量系统，按SGS准直器特定分层测量要求，SGS准直器满足串扰小于40%，符合SGS准本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SGS与TGS联合测量装置，其特征在于，该联合测量装置包括探测系统、铅屏蔽体、准直器、样品测量平台和投射屏蔽体，其中，所述探测系统固定在测量台架上，探测器安装在所述铅屏蔽体中；所述准直器包括SGS准直器模块或TGS准直器模块中的一种，均安装在所述铅屏蔽体上；所述样品测量平台在准直器与投射屏蔽体之间，测量时，将样品放置在所述样品测量平台上；所述SGS准直器将样品轴向旋转与垂直上升测量，以及TGS准直器将样品轴向旋转、平移与垂直上升测量要求的样品测量平台；在测量时，所述TGS准直器与SGS准直器能够切换；所述TGS准直器与SGS准直器通过蒙特卡罗模拟方法进行优化设计，确定形状。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郜强，王仲奇，甘霖，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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