一种核应急用_相机的灵敏度测量和分析

核应急是指为了控制或缓解核事故、减轻核事故后果而采取的不同于正常秩序或正常工作程序的紧急行动［1］。高灵敏度远距离 γ 相机是一种被动式 γ 相机，主要用来判定核突发事件污染区的位置、污染面积和污染程度，在核应急、国家安全、军控核查、反恐、核退役、放射医学等方面有着广泛的应用［1 －6］。放射性物质监控门是用来探测人或车辆是否携带放射性违禁物品的设备［2］，需要人或车辆通过该门，才能够进行检测。与普通的放射性物质监控门不同，高灵敏度远距离 γ 相机不仅能够探测有无放射性物质存在，还能够成像，可以在数百米外监控人员或车辆是否携带放射性物质，因此这种相机有其独特的应用领域，例如持有放射源的单位因火灾或地震诱发房屋倒塌而无法判定放射源位置时，可以使用高灵敏度 γ 相机搜寻放射源; 核电站反应堆泄露条件下可以使用 γ相机判断污染区位置、分布和污染程度，给应急救援和去污处理人员提供相关信息［5］; 大型体育场馆和公众场所被脏弹袭击后，需要对污染区定位，以便进行去污处理。

核应急使用的 γ 相机由可见光相机、γ 探测器、激光测距仪、数据采集和图像合成软件组成的一个系统，如图 1a 所示。先使用位置灵敏γ 探测器和可见光相机分别获得 γ 图像和可见光图像，再利用激光测距仪获得被检测目标到γ 相机的距离，根据物像比关系计算出准确的γ 射线源位置和尺寸。最后利用图像合成软件将可见光图像与 γ 图像合并，获得被寻找 γ 射线源的位置信息，如图 1( b) 所示。γ 探测器是γ 相机的核心器件，它的灵敏度决定了相机的整体性能。

1 位置灵敏 γ 探测器构成

γ 探测器基于小孔成像原理，主要由 3 部分组成: 小孔成像部分、闪烁阵列、位置灵敏光电倍增管，如图 1 所示。我们采用的 H8500 型位置灵敏光电倍增管，具有 64 个阳极; 使用 64块 6 mm ×6 mm ×10 mm 的镀膜 Ce: YAP 晶体构成闪烁阵列。每块晶体对应 H8500 型位置灵敏光电倍增管的一个阳极，并与之构成整个位置灵敏 γ 探测器的一个像元，共 64 个像元。被寻找的 γ 源通过小孔成像到闪烁阵列上( 如图 2 所示) ，闪烁阵列将 γ 射线转化为可见光，对应的光电倍增管的阳极输出的脉冲计数率随之发生变化，每个阳极输出的脉冲计数率反映了对应位置的 γ 射线强度信息［6］。

2 实验方法

核应急领域关心的是探测器能够探测到的剂量率下限值，该值越小表明探测器灵敏度越高。位置灵敏 γ 探测器单像元能够探测到的剂量率下限值反应了探测器整体的灵敏度。放射性监控仪器根据辐射场强度变化量的大小给出报警信号，一般将探测器当前计数与本底计数进行比较，当两者的差值超过一定的范围，就给出报警信号［2］。将放射源置于不同的距离，在探测器单像元上注入的剂量率不同，测量探测器单像元能够识别1 μCi的137Cs 放射源的最远距离，就可以计算出探测器单像元能够探测到的剂量率下限值。测量位置灵敏 γ 探测器单个像元的灵敏度，需要测量无放射源条件下本底计数和有放射源存在条件下脉冲输出计数，通过比较分析来判断能够探测到的剂量率下限值。