据外媒 Interesting Engineering 报道,密歇根大学与瑞士保罗谢勒研究所合作,给出机载放射性探测新方法:直升机约30米飞过一次,6秒内给出源位置和活度,定位误差不超2米,活度误差2个百分点内,单源、混合源都能认。
平方反比:1米变30米,γ强度掉到九百分之一,探测器计数只剩“个”级。空气衰减:662 keV γ在30米空气里衰减约四分之一,能量越低越狠。本底压顶:K-40的1.46 MeV、Bi-214的1.76 MeV、Tl-208的2.61 MeV,加宇宙射线、土壤建材路面,本底常比目标源高几个数量级。传统机载要么悬停长测,要么飞低飞慢。6秒、30米,等于把可用计数压到物理极限附近。
源拉远一倍,活度要加四倍才给同样计数率。这就是距离—活度简并。一条能谱猜两个未知数,先天欠定。老办法寻峰、剥谱、最小二乘拟合,单源、平坦本底、核素已知勉强能跑;多源重叠、地形起伏、本底不均,误差立刻发散。
把源在哪、多强、什么核素都当随机变量。写全谱似然函数,不只算全能峰净计数,把整条谱形包括康普顿坪连续谱都吃进去;把探测器响应函数和飞行轨迹塞进模型;用马尔可夫链蒙特卡洛采样出后验分布。好处:谱形、多探测器视差、航迹运动学约束合起来钉距离;混合源不用先分离,用模型比较和贝叶斯因子回答“一个源够不够”;输出分布带置信区间。
30米高度做到2米,折合角分辨率约4度,靠多探测器阵列视差加整条航迹处理。直升机6秒约飞300米,“计数率—时间”曲线呈钟形,峰位对应最近点,宽度对应高度,时间域上做了一次“合成孔径”。但2米依赖源强、本底、飞行几何。30米对低能γ几乎是盲的:Am-241的59.5 keV衰减到千分之一以下,这类演示大概率用Cs-137、Co-60中高能源。
中国航空放射性测量从找铀矿起家。1950年代中苏合作起步,核工业航测遥感中心完整保留能力。运-12、AS350、米-171,装机载大体积NaI(Tl)阵列和数字化多道。2011年福岛后核应急航空监测加速,2013年修订《国家核应急预案》,“神盾”演习练流程。地面有全国辐射环境监测网。器件不缺:LaBr3:Ce可批量生长大尺寸晶体,能量分辨率约3%,比NaI的7%强一倍;CZT、HPGe有国产化路线。清华工物系、中科院高能所、南华大学、西北核技术研究所等做源项反演、能谱解析。SuperMC、cosRMC能建探测器响应,蒙卡前置件是通的。
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