宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法与流程

专利2025-04-27  14


本发明涉及一种航空γ能谱测量技术,具体地说是一种宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法。


背景技术:

1、采用大体积nai(tl)探测器γ能谱仪测量技术进行航空γ能谱测量是寻找矿产和进行辐射环境航空监测的有效方法。

2、大体积nai(tl)探测器γ能谱仪的校准是最终能否获取准确结果的关键因素之一。大体积nai(tl)探测器γ能谱仪的校准通常包括高高度飞行测试、航空模型地面测试、雷达高度计飞行测试、地面动态校准带测试,人工核素平面源测试等内容。

3、其中,高高度飞行是为了获取宇宙射线的影响系数与飞行器和仪器综合本底。高高度飞行通常是在远离陆地的海域上空进行,经过飞行器起飞,飞行器飞到水域海拔1800米高度,然后在1800米至4800米之间等间距抽选5个高度层平飞进行测量。每个高度层大体积nai(tl)探测器γ能谱仪测量600秒,之后飞行器返回起降点。对这5个高度层记录的总窗计数率、钾窗计数率、铀窗计数率、钍窗计数率、137cs窗计数率、60co窗计数率、宇宙射线窗计数率等能窗计数进行平均值统计;采用宇宙射线窗计数率分别与总窗计数率、钾窗计数率、铀窗计数率、钍窗计数率、137cs窗计数率、60co窗计数率建立线性关系,求取线性方程,获取各个能窗的飞行器和仪器综合本底和宇宙射线对其能窗的影响系数。

4、高高度飞行测量时间包括了飞行器自起降点到达高高度飞行区域的时间、飞行器爬升时间、每个高度层的测量时间、飞行器下降时间、飞行器从高高度飞行区域返回起降点的时间。每一次大体积nai(tl)探测器γ能谱仪的高高度飞行测量,测量时间长,不利于降低成本。


技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,以解决现在大体积nai(tl)探测器γ能谱仪的校准中高高度飞行测量时间长、成本高的问题。

2、本发明是这样实现的:一种宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,包括以下步骤。

3、a.设定高高度飞行区域。

4、b.飞行器在起降点起飞,大体积nai(tl)探测器γ能谱仪启动运行。

5、c.当飞行器飞至高高度飞行区域内第一海拔高度时,大体积nai(tl)探测器γ能谱仪开始记录γ能谱全谱数据。

6、d.按照设定的飞行速度和爬升率,飞行器从第一海拔高度爬升至第二海拔高度。

7、e.按照设定的飞行速度和下降率,飞行器从第二海拔高度下降至第一海拔高度,大体积nai(tl)探测器γ能谱仪停止记录数据。

8、f.飞行器返回起降点。

9、g. 为宇宙射线窗(cos)、总窗(tc)、钾窗(k)、铀窗(u)、钍窗(th)、137cs窗(cs)、60co窗(co)设定能量窗宽。

10、h.按照设定的窗宽,从γ能谱全谱数据中累加cos计数率、tc计数率、k计数率、u计数率、th计数率、cs计数率和co窗计数率。

11、i. 选取第一海拔高度和第二海拔高度之间的测量数据,cos计数率分别与tc计数率、k计数率、u计数率、th计数率、cs计数率和co窗计数率进行线性拟合,建立线性方程,求解宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底。

12、进一步地,在步骤i中,建立的线性方程拟合公式如下:

13、 y i = a i ×x + b i ;

14、式中:i ——代表tc、k、u、th、cs、co;

15、yi——i窗计数率,s-1;

16、x ——cos计数率,s-1;

17、ai——宇宙射线对i窗的影响系数,无量纲;

18、bi——飞行器和仪器在i窗的综合本底计数率,s-1。

19、进一步地,在步骤g中,大于3mev能量的γ射线数据保存到宇宙射线窗(cos),总窗(tc)数据为除最后一道外所有能谱各道数据的和,钾窗(k)、铀窗(u)、钍窗(th)、137cs窗(cs)、60co窗(co)的窗宽各自分别按照钾核素、铀核素、钍核素、137cs核素、60co核素能量e和其能峰正态分布的均方根差确定其窗宽。

20、进一步地,k窗窗宽为(1460.8-3δk)kev~(1460.8+3δk)kev, u窗窗宽为(1764.5-3δu)kev~(1764.5+3δu)kev,th窗窗宽为(2614.5-3δth)kev~(2614.5+3δth)kev,137cs窗窗宽为(661.7-3δcs)kev~(661.7+3δcs)kev,60co窗窗宽为(1173.2-3δco)kev~(1173.2+3δco)kev。其中,δk、δu、δth、δcs、δco分别代表钾核素、铀核素、钍核素、137cs核素、60co核素能量峰正态分布的均方根差。

21、进一步地,大体积nai(tl)探测器γ能谱仪记录数据时,宇宙射线窗(cos)数据保存到γ能谱全谱数据的最后一道。

22、进一步地,在步骤d和e中,固定翼飞机飞行器飞行速度不大于230km/h,直升机飞行器飞机飞行速度不大于160km/h;飞行器爬升率和下降率控制在8.5m/s以内。

23、进一步地,在步骤c中,同时记录导航定位数据和海拔高度数据。

24、本发明为了减少获取宇宙射线的影响系数和飞行器和仪器综合本底测量时间、降低成本、提高生产效率,采用飞行器爬升和下降过程中的测量数据进行拟合,建立线性方程,省去每个高度层平飞的测量时间,降低生产成本。且直接采用飞行器爬升和下降过程中的测量数据进行参数数据处理比采用5个高度层的数据量进行参数数据处理的数据数量要多,保证了数据处理计算误差精度。



技术特征:

1.一种宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,在步骤i中,建立的线性方程拟合公式如下:

3.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,在步骤g中,大于3mev能量的γ射线数据保存到宇宙射线窗(cos),总窗(tc)数据为除最后一道外所有能谱各道数据的和,钾窗(k)、铀窗(u)、钍窗(th)、137cs窗(cs)、60co窗(co)的窗宽各自分别按照钾核素、铀核素、钍核素、137cs核素、60co核素能量e和其能峰正态分布的均方根差确定其窗宽。

4.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,k窗窗宽为(1460.8-3δk)kev~(1460.8+3δk)kev, u窗窗宽为(1764.5-3δu)kev~(1764.5+3δu)kev,th窗窗宽为(2614.5-3δth)kev~(2614.5+3δth)kev,137cs窗窗宽为(661.7-3δcs)kev~(661.7+3δcs)kev,60co窗窗宽为(1173.2-3δco)kev~(1173.2+3δco)kev,δk、δu、δth、δcs、δco分别代表钾核素、铀核素、钍核素、137cs核素、60co核素能量峰正态分布的均方根差。

5.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,大体积nai(tl)探测器γ能谱仪记录数据时,宇宙射线窗(cos)数据保存到γ能谱全谱数据的最后一道。

6.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,在步骤d和e中,固定翼飞机飞行器飞行速度不大于230km/h,直升机飞行器飞机飞行速度不大于160km/h;飞行器爬升率和下降率控制在8.5m/s以内。

7.根据权利要求1所述的宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,其特征在于,在步骤c中,同时记录导航定位数据和海拔高度数据。


技术总结
本发明涉及一种宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底快速获取方法,包括步骤:a.设定高高度飞行区域;b.飞行器在起降点起飞;c.当飞行器飞至高高度飞行区域内第一海拔高度时,开始记录γ能谱全谱数据;d.飞行器从第一海拔高度爬升至第二海拔高度;e.飞行器从第二海拔高度下降至第一海拔高度,停止记录数据;f.飞行器返回起降点;g.为各能窗设定能量窗宽;h.累加各能窗计数率;i.COS计数率分别与各能窗计数率进行线性拟合,求解宇宙射线影响系数与飞行器和仪器综合本底。采用本发明的方法计算宇宙射线的影响系数和飞行器和仪器综合本底,在结果与现有方法基本相同的情况下,能够明显减少测量时间、降低成本、提高生产效率。

技术研发人员:杨金政,房江奇,张文峰,安政伟,汪哲,刘林峰,刘学,徐国苍
受保护的技术使用者:核工业航测遥感中心
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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