本发明属于辐射探测应用领域，特别是涉及一种通过蒙卡模拟方式来实现探测器的能量到剂量率转换方法。
背景技术：
1、在辐射探测应用领域，辐射场强度信息的获取至关重要，关系到辐射环境的客观评价和工作人员的辐射防护。在实际操作中，通常采用射线灵敏探测器来进行射线入射强度的测量，在探测伽玛射线时探测器一般可选用gm计数管、电离室、闪烁体探测器和半导体探测器。由于探测器在探测射线时存在能量响应问题，对于不同能量的射线探测效率和沉积能量存在差异，因此引入了吸收剂量率或剂量当量率来表征辐射场的强度，将探测器对射线响应时获取的能量转换为剂量率值，即能量-剂量率转换g(e)函数法。g(e)函数法的基本原理为：探测器在特定时段内(比如1s)获取多个带有能量信息的计数n(e)，每个计数按照能量值e赋予不同的剂量率权重值g(e)，将所有计数对应的剂量率值累加即可得到探测器所响应的环境剂量率d。g(e)函数法计算剂量率的数学形式可表示为：
2、
3、现有方法中，通过蒙卡模拟求解g(e)函数的方法一般是通过构建探测器模型得到响应矩阵函数，再通过逆矩阵与剂量率相乘得到g(e)函数。通过实验测量求解g(e)函数的方法一般是通过测量不同距离下不同核素点源的能谱值和剂量率值，然后采用最小二乘法做拟合来得到g(e)函数。g(e)函数的形式需要预设为：
4、
5、其中，a(k)表示多项式第k项的系数，kmax为项数，lg(e)为e的对数函数，m为常数。据检索文献中提及的实际操作中，多项式项数k一般设置为8项甚至更多。
6、然而，目前已有的g(e)函数形式相对复杂，求解过程繁琐，且蒙卡方法中采用的矩阵运算存在不适定问题以及计算复杂耗时长等不足，实验测量法又需要搭建特定实验条件，实验成本高。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提出一种简单高效的基于蒙卡模拟的能量-剂量率转换方法，为探测器的剂量率响应刻度提供新的方法手段。本发明所给出的能量-剂量率转换g(e)函数计算方法不需要实验测试和复杂的矩阵运算及参数求解过程，可直接快速的求解g(e)函数，是一种可行性很高的探测器能量-剂量率转换方法，且该方法同时适应于伽玛探测器和中子探测器。
2、本发明的技术方案为：
3、一种基于蒙卡模拟的探测器能量-剂量率转换方法，其步骤包括：
4、1)通过物理模拟工具对需要剂量率响应刻度的探测器进行物理建模，得到模拟探测器；
5、2)在离所述模拟探测器一定距离的位置处放置一点源，模拟所述点源的物理输运过程，所述点源的发射角度范围覆盖所述模拟探测器；
6、3)记录到达所述模拟探测器位置处的射线能量ei，然后根据所述射线能量ei查询光子注量到环境剂量当量的系数转换表，得到所述射线能量ei对应的环境剂量当量系数f(ei)；然后根据所述点源所发射的射线覆盖所述模拟探测器的面积和所述环境剂量当量系数f(ei)计算得到所述点源的剂量率值，以及利用所述模拟探测器记录所述点源的能谱；
7、4)选取不同能量的点源重复步骤2)～3)，得到多个不同能量点源的剂量率值和能谱；
8、5)根据每个能量点源的剂量率值以及能谱，计算对应能量点源对应的剂量率权重值；其中能量e的点源对应的剂量率权重值为离散函数值g(e)；
9、6)根据各点源对应的剂量率权重值生成能量-剂量率转换函数；然后根据所述能量-剂量率转换函数计算所述探测器在任意能量的点源辐照下的剂量率响应值。
10、进一步的，计算得到所述点源的剂量率值的方法为：
11、31)根据所述射线能量ei查询光子注量到环境剂量当量的系数转换表，得到所述射线能量对应的环境剂量当量系数f(ei)；
12、32)模拟所述点源发出的到达所述模拟探测器的所有射线，根据
13、计算得到所述点源的剂量率值dose；其中，d为所述点源距离所述模拟探测器的距离，ω为所述点源的立体角。
14、进一步的，根据各点源对应的剂量率权重值生成能量-剂量率转换函数的方法为：
15、51)选取一能量e的点源的能谱生成一能谱直方图；根据所述能谱直方图获取点源对应的射线统计计数counts(e)；计算所选能量e的点源的剂量率权重值
16、dose(e)为能量e的点源对应的剂量率值，ed为能量e的点源对应能谱直方图的沉积能量区间；
17、52)根据计算其他能量e’的点源对应的剂量率权重值g(e’)；其中，为小于e’的能量值，e0表示起始能量值，表示已计算完成的能量下的剂量率权重值，表示入射射线能量为时得到的能谱直方图中区间为的能量值统计计数；nkev为能量间隔；
18、53)根据计算得到的各能量e’的点源对应的剂量率权重值生成能量-剂量率转换函数。
19、进一步的，步骤51)中，从各点源中选取最低能量e的点源的能谱生成一能谱直方图。
20、进一步的，根据所述能量-剂量率转换函数通过插值方法计算所述探测器在任意能量的点源辐照下的剂量率响应值。
21、进一步的，所述点源的发射角为锥角。
22、本发明提出了一种基于蒙卡模拟的探测器能量-剂量率转换方法，该方法的流程图如图1所示，具体实施步骤包括：
23、1.通过物理模拟工具对需要剂量率响应刻度的探测器进行物理建模，得到模拟探测器，几何条件保持一致。
24、2.在离模拟探测器一定距离的位置处放置不同能量的点源，模拟其物理输运过程，点源设置一定的活度，发射角度范围覆盖模拟探测器即呈现锥角形式。
25、3.记录到达模拟探测器位置处的射线能量，然后根据此能量查询光子注量到环境剂量当量的系数转换表，根据点源相对于模拟探测器的锥角所覆盖的面积(即覆盖探测器的面积)和前面查询的系数计算得到点源的剂量率值。
26、4.射线能量按照一定间隔分别做模拟，重复步骤2和3，并记录不同能量下的探测器模拟能谱，能谱直方图的统计间隔与入射射线能量间隔一致。
27、5.根据每个能量下的剂量率值以及能谱，计算每个能量e下对应的剂量率权重值即g
28、(e)离散函数值。
29、6.根据步骤5所计算的g(e)离散函数值来计算一般辐照情况下探测器的剂量率响应值。
30、与现有技术相比，本发明的积极效果为：
31、1)所提出的探测器能量-剂量率转换方法能够高效快速的计算真实探测器的剂量率响应，通过蒙卡模拟的方法可以节约大量实验成本。
32、2)本发明中提出的能量-剂量率转换g(e)函数计算方法不需要实验测试和复杂的矩阵运算及参数求解过程，执行效率高。
33、本发明作为一种探测器剂量率响应刻度方法的一种补充和方法学创新，提出了一种简洁高效的基于蒙卡模拟的测器能量-剂量率转换方法，该方法不需要成本较高的实验环节和复杂的计算过程，且通用性高，适应于大多数伽玛和中子探测器。
1.一种基于蒙卡模拟的探测器能量-剂量率转换方法，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算得到所述点源的剂量率值的方法为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各点源对应的剂量率权重值生成能量-剂量率转换函数的方法为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤51)中，从各点源中选取最低能量e的点源的能谱生成一能谱直方图。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，根据所述能量-剂量率转换函数通过插值方法计算所述探测器在任意能量的点源辐照下的剂量率响应值。
6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述点源的发射角为锥角。
