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摘 要：目前，核能已經(jīng)慢慢走進人們的生活，越來越多的項目都與核能有關(guān)聯(lián)，但是我們應(yīng)該注意的一點是，核能能使我們獲益，同樣也能危害人類的生活，比如：核輻射會威脅人類的健康，使人致病、致癌、致死。照射時間越長，受到的輻射劑量就越大，危害也越大。所以，我們在利用核能的同時，必須加強輻射環(huán)境檢測監(jiān)控?；诖耍撐脑敿氷U述了核輻射探測儀器和技術(shù)及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了幾款目前正在使用的探測儀器，最后闡述了核輻射探測儀器和技術(shù)的改進與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：探測器 核輻射 現(xiàn)狀 改進 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TL81 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0068-02

目前，核能已經(jīng)慢慢走進人們的生活，越來越多的項目都與核能有關(guān)聯(lián)，但是我們應(yīng)該注意的一點是，核能能使我們獲益，同樣也能危害人類的生活。所以，我們在利用核能的同時，必須加強輻射環(huán)境檢測監(jiān)控。為了保護公眾和環(huán)境，提高輻射事故的應(yīng)急響應(yīng)能力至關(guān)重要，探索更先進的技術(shù)完善核輻射探測儀器將變得極其重要。在未來的一段時間內(nèi)，核輻射監(jiān)測的任務(wù)和要求集中于以下兩個方面：一方面就是平時以及戰(zhàn)時的核輻射監(jiān)測任務(wù)；另一方面就是非戰(zhàn)事軍事行動的核事故緊急救援。這些任務(wù)要求核輻射探測儀器不但要適合戰(zhàn)場，也要適合救援現(xiàn)場。

1 核輻射探測儀器和3S技術(shù)概述

核輻射探測器是通過使核輻射在氣體、液體或者固體中發(fā)生電離效應(yīng)、發(fā)光現(xiàn)象、物理變化或者化學(xué)變化來監(jiān)測核輻射的儀器。迄今為止，核輻射探測儀器衍生了很多種類，所運用的原理也不盡相同，其與核輻射探測技術(shù)共同發(fā)展，相輔相成，都經(jīng)歷了計數(shù)、測譜以及圖像顯示等發(fā)展階段。

核輻射探測儀器可以直接或者間接地確定核輻射的相關(guān)參數(shù)，包括種類、能量、強度以及核壽命等。在不久的將來，基于3S技術(shù)的探測儀器將得到推廣，它是一款能夠給出入射粒子的位置、能量以及時間的組合型探測器，利用電子和計算機領(lǐng)域的先進技術(shù)，提高對探測到的核輻射的分析能力以及所處理信息的精確度，也能夠提高對信息處理的速度和信息的利用率。目前，微電子技術(shù)正在促進人類對微型探測器的研究，探索更為先進的探測技術(shù)和機制，研制超導(dǎo)探測裝置等。

我國是從20世紀50年代初期開始展開核輻射探測儀器研究工作的，到目前為止，分別成功研制出了原子核乳膠、蓋革計數(shù)管、碘化鈉以及閃爍體等前沿技術(shù)。3S技術(shù)分別包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)，其為現(xiàn)代技術(shù)的先導(dǎo)，對人類科學(xué)的進步有著至關(guān)重要的作用。3S技術(shù)通過利用核輻射探測數(shù)據(jù)處理平臺，開創(chuàng)了一種高效、安全且穩(wěn)定的信息服務(wù)模式，下面簡要說明3S技術(shù)的主要優(yōu)點。

首先，3S技術(shù)具有實用性。3S技術(shù)是一種調(diào)控信息的新方式，通過動態(tài)模型從多個維度體現(xiàn)核輻射信息，為探測網(wǎng)絡(luò)提供了科技化平臺。該技術(shù)是探測核輻射寬帶設(shè)計的重點內(nèi)容，通過動態(tài)圖像來顯示多種數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了通過更形象的數(shù)字化控制來為核輻射信息服務(wù)。其次就是其安全性。將來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將應(yīng)用于調(diào)控核輻射信息空間領(lǐng)，因此，動態(tài)展示技術(shù)是必不可少的。專業(yè)人員指出，我們目前的探測核輻射過程中，必須保證高效、安全且統(tǒng)一，才可以科學(xué)地指導(dǎo)核輻射探測項目的改造過程。

其次，3S技術(shù)有著多種認證標準，要想獲取虛擬操作權(quán)限，核輻射信息服務(wù)必須要有安全認證的指令，否則系統(tǒng)便會自動關(guān)閉展示功能，這也是該技術(shù)的特色所在。3S技術(shù)在虛擬現(xiàn)實運用過程中，能夠整合多種有價值的數(shù)據(jù)，幫助系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)的指令。

最后，3S技術(shù)具有擴展性。3S技術(shù)是核輻射探測儀器的核心技術(shù)，通過一系列信息處理能夠提高動態(tài)展示效率，從多個維度顯示探測網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。為了保證信號的正常傳輸，必須向設(shè)備提供良好的傳輸環(huán)境，因此，設(shè)置一個安全監(jiān)測系統(tǒng)是必不可少的。數(shù)據(jù)傳輸是3S技術(shù)的一個典型應(yīng)用案例，其在運行中可以降低誤碼率，從而能夠提升信號的穩(wěn)定性。

2 核輻射探測儀器和技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

當下，我們最需要研制出一種可以在核爆炸裝置爆炸之前，就能夠?qū)⑺l(fā)現(xiàn)的、更為靈敏的探測器，以及一種如果在已經(jīng)發(fā)生爆炸的情況下，能以最快的速度判別核輻射的種類的裝置。當今世界局勢復(fù)雜，許多國家經(jīng)常會遭遇恐怖分子的炸彈襲擊，我們必須要確定爆炸是否會造成核輻射，因此，在遭遇恐怖襲擊之后需要用核輻射探測儀器進行監(jiān)測。以前的核輻射探測儀器是在發(fā)生了核爆炸之后才可發(fā)揮作用，而現(xiàn)在要求研制出一種應(yīng)對核恐怖主義襲擊的維和行動的探測儀器。在1986年，切爾諾貝利事件說明了尤其要對較低的核輻射進行有效的監(jiān)測并及時報警。除此之外，核輻射探測儀器迫切要面對另一個問題就是防止錯誤報告的上傳，即核輻射探測儀器必須要可以區(qū)分自然輻射和核裝置的輻射，一方面要能避免不必要的麻煩和恐慌，另一方面也絕不能無法監(jiān)測出核裝置的輻射問題。

如今，最新的核輻射探測儀器是以傳統(tǒng)的G-M技術(shù)為基礎(chǔ)，如圖1所示，并與其他技術(shù)相結(jié)合。例如：加拿大SAIC公司生產(chǎn)的GR-135核輻射探測儀器的原理就是利用依托于G-M技術(shù)和其他探測儀器技術(shù)；而美國Canberra公司的InSpector1000多功能數(shù)字化γ譜儀，是一種將NaI閃爍探測儀器和G-M技術(shù)相結(jié)合的儀器，其能夠?qū)崿F(xiàn)定量測量，并且能夠以最快的速度確定核輻射的種類。

GR-135核輻射探測儀器采用了4種探測技術(shù)，有測量范圍大、測量射線種類多等優(yōu)點，能夠用最快的速度判斷核輻射種類。第一，該儀器用到的探測器包括NaI探測器、CZT探測器、鋰玻璃中子探測器以及寬量程G-M管探測器等；第二，GR-135譜儀的能譜技術(shù)為90cps/1MBq/137Cs@1m，最大值為65 000 cps，1 024道MCA，自動數(shù)字穩(wěn)譜；第三，該儀器的能量范圍是20 keV～3.0 MeV；第四，GR-135譜儀的劑量率測量范圍是10 nSv/h～100 mSv/h；第五，GR-135譜儀具有4個預(yù)定義核素庫以及200種核素譜。

而另外一種InSpector1000γ譜儀則是采用了獨特的無源效率刻度的核素活度來進行定量測量工作，它能夠通過4種方式來測量常規(guī)的γ，其分別是劑量率測量、放射源尋找、實時核素γ識別以及采用獨有的無源效率刻度的核素活度定量測量。該儀器的技術(shù)特點如下：探測器包括NaI探測器和內(nèi)置G-M管探測器，其能譜道數(shù)有4 096道，計數(shù)通過率大于50 kcps，時間設(shè)置在1秒到100 000 0 s之間。NaI探測器的能量范圍在50 keV～3 MeV之間，內(nèi)置G-M管探測器的能量范圍在30 keV～1.4 MeV之間，其劑量率測量范圍在10 nSv/h～100 mSv/h或10 nSv～10 Sv之間。另外，該儀器有32個自定義核素庫，其中，每個核素庫有大約50種核素譜，每個譜又能夠設(shè)置64個感興趣區(qū)。

3 核輻射探測儀器和技術(shù)的改進與發(fā)展趨勢

3.1 虛擬化

在研究核輻射過程中最為重要的環(huán)節(jié)就是研究其圖像，運用該技術(shù)能提供操控模型平臺，不需要實物就能完成圖像的設(shè)計。我們可以通過引入虛擬模型作為操控處理平臺來避免由于探測方法不正確而引起的數(shù)據(jù)結(jié)果錯誤。因此，針對此類問題，需要總結(jié)核輻射探測技術(shù)的缺點，提出更為先進的技術(shù)方案。

3.2 精確化

虛擬模型為用戶所提供的平臺，實質(zhì)上并不是正式的核輻射探測操作，而是在虛擬環(huán)境的條件下的圖像處理。所以，核輻射探測采用虛擬模型具有精確化的特點，防止在正式的操作中出現(xiàn)失誤，提高了核輻射圖像的質(zhì)量。目前，3S技術(shù)是核輻射探測領(lǐng)域中的新技術(shù)，它具有先進性，能夠及時地發(fā)現(xiàn)核輻射的結(jié)構(gòu)特點，為后期的工作提供了重要的依據(jù)。

3.3 模型化

核輻射探測是我國在發(fā)展核能的過程中必不可少的一部分，必須要使用最高端的科學(xué)技術(shù)對核輻射進行探測，才能保證工作能夠正常且安全的進行下去。通過圖像模型來探測核輻射，可以從根本上解決了以前對核輻射探測的不足。我們能夠通過數(shù)字模型，得到更加清晰、形象的圖像結(jié)果。

4 結(jié)語

由于目前人類對核能的需求日益擴大，越來越多的領(lǐng)域都將用到核能，但是風(fēng)險也是一直存在的。由于我國和平利用核能的技術(shù)不斷進步，沿海核電站的數(shù)量將不斷提高，發(fā)生核事故的可能性也是存在的。日本福島核電站事故再次引起人們對核電安全風(fēng)險的關(guān)注，擁有核電站的國家紛紛采取各種應(yīng)急措施加強對核電站事故的處置與救援。由于核化生恐怖襲擊威脅日益增長和對核電事故風(fēng)險的關(guān)注，在國際上探測技術(shù)方面的投資勢頭近期不會減弱。改進的探測方法必將改善部隊迅速應(yīng)對襲擊、減少傷亡的能力。我們必須要改進核輻射的探測裝置，使其能夠及時監(jiān)測到輻射是否出現(xiàn)異常，做好安全防護設(shè)施，這些都促使探測裝備和技術(shù)發(fā)展不僅要適用于戰(zhàn)場，而且要適用于第一救援現(xiàn)場這無論對社會環(huán)境還是人類的人身安全都有著巨大的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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