运动目标微弱放射性核素的快速识别方法
放射性核素诊断与治疗详解
医护人员和患者安全防护措施
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医护人员防护措施
佩戴个人剂量计、穿戴防 护服、定期接受健康检查 等。
患者防护措施
优化治疗方案、减少照射 时间、佩戴防护用品等。
安全教育与培训
医护人员和患者需接受辐 射安全教育与培训，提高 安全意识。
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未来发展趋势与挑战
新型放射性核素研发进展
新型放射性核素种类
利用心肌灌注显像剂（如Tc-99m MIBI），可观察心肌的血流灌注 情况，评估心肌缺血的程度和范围。
常见疾病治疗应用举例
1 2 3
甲状腺癌治疗
通过口服或注射放射性碘（如I-131），利用其 在甲状腺组织中的高度摄取和滞留特性，对甲状 腺癌进行治疗。
骨转移癌治疗
通过注射放射性药物（如Sr-89、Re-186等）， 直接作用于骨骼中的转移灶，缓解疼痛并控制病 情发展。
射线与物质相互作用机制
射线与物质相互作用
射线与物质相互作用时，可引起物质的电离、激发、散射和吸收等效应。
相互作用机制
不同射线与物质相互作用的机制不同，如α射线主要通过电离作用，β射线通过 电离和激发作用，γ射线则主要通过康普顿散射和光电效应等作用。
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放射性核素诊断技术
体内诊断技术
放射性核素示踪技术
03
放射性核素治疗技术
靶向治疗原理及方法
原理
利用放射性核素与特定生物分子（如抗 体、多肽等）结合，形成具有靶向性的 放射性药物，通过特异性识别并结合肿 瘤细胞表面的标志物，实现对肿瘤细胞 的精准杀伤。
VS
方法
首先进行患者肿瘤标志物的检测和鉴定， 根据标志物类型选择合适的放射性核素和 生物分子，制备成靶向放射性药物。然后 通过静脉注射等方式将药物导入患者体内 ，药物在血液循环中特异性识别并结合肿 瘤细胞，释放射线杀死肿瘤细胞。
核应急中取证和筛选放射性核素的快速方法概述
与事件性质快速判别，安排样品的处理与运输。
实验室阶段对截获的样品须平行进行核材料与非核材料的特性分析，核材料做放射化学诊断分析，包括核材料的“年龄”、痕量杂质与稳定同位素组成，及材料特性的其它指标；非核材料的分析包括指纹、毛发及DNA 等的司法调查。
在此基础上做数据解译与综合分析得到归因结果[3]。
核取证的有些方法也可用来跟踪环境中释放核或放射性物质的过程。
例如放射性物质污染饮用水会对健康、社会和经济产生重大影响。
对此研究项目SecurEau 2008-12侧重研发快速分析法针对可能受到CBRN(化学、生物、放射性或核)污染的供水。
辐射测量快速方法之一有新型液体闪烁技术，该技术用光谱分析在一小时内识别水中、生物膜和管道沉积物中的纯β和α放射源。
涉及如爆炸前后的可裂变材料和核应急等非法活动的监测和识别能力需要持续警惕、有效的全球分布监测系统如CTBTO 、国家专业实验室、创新的调查方法和队列技术高超的专家。
核法医和监管机构既需要敏感、精准的分析技术，还需要技能娴熟的专家能够在资金充足的平台工作。
没有持续、足够的支持则会拉大技能差距并影响辐射威胁的应对能力和适应力。
装备精良的大学和研究机构(例如从事地球化学、同位素地球化学、放射分析化学等领域)的专业知识培训可以短期缓解这些问题[4-5]。
应急响应和核取证调查需要对材料做物理、化学和放射性特征描述，以说明应急响应策略、评估风险并为后续调查提供证据。
通常任何材料的表征都要分阶段进行并从快速无损的非接触性试验开始，再做更耗时的涉及子样品的破坏性试验深入研究。
时间有限且要生成复杂可靠的数据集则对表征阶段的样品制备、分离和测量方法有特别要求。
本文对核法医应急的实验室放射分析程序作一般性介绍，以及近些年开发的能加快表征关键阶段分析速度的程序。
1 固体样品快速定量分解法可疑的被检固体样品通常在初始非破坏性调查之后和更敏感针对性的分析(如质谱分析)之前予以溶解。
目前的溶解方法有以下几种：硼酸盐溶合+/-酸分解；无熔剂熔合+/-酸分解；HCl 盐酸，HNO 3硝酸；HF/HClO 4氢氟酸/盐酸混合；HF/H 2SO 4氢氟酸/硫酸混合；焦硫酸盐氟化碱；NaCO 3溶合；NaOH0 引言核或其他放射性物质被用于犯罪行为的威胁一直存在，这就要求放射分析业界不断改进快速的分析方法以支持调查和执法机构。
放射性核素检测及识别技术研究进展
放射性核素检测及识别技术研究进展放射性核素是一种对人体健康有害的物质，长期暴露和摄入会导致多种疾病，如癌症、遗传缺陷等。
为了保障公众健康，对于环境和食品中的放射性核素的检测和识别技术一直是科研领域的重点。
本文将介绍当前放射性核素检测和识别技术的研究进展。
一、放射性核素的危害及其来源放射性核素是指具有放射性的核素，如放射性铀、钚、锕、二氧化碳等，其来源包括自然界和人为活动。
自然界中的放射性核素来源于太阳、太空辐射、地壳射线等。
而人为活动中包括核武器试验、核反应堆事故、放射性医疗、放射性废物处理等。
放射性核素的寿命非常长，很难被分解和排除出人体，长时间的摄入和暴露会导致对人体的危害。
因此，放射性核素的检测和识别技术显得格外重要。
二、放射性核素检测技术的研究进展目前对于放射性核素的检测技术主要包括传统放射测量技术和现代分析技术两种。
1. 传统放射测量技术传统放射测量技术主要包括闪烁体探测器、电离室、半导体探测器、薄膜探测器等。
这些探测器可以通过测量放射性核素的放射性Alpha射线、Beta射线、伽马射线以及中子等来确定核素的存在和浓度。
2. 现代分析技术现代分析技术主要包括同位素比较技术、质谱技术、激光诱导击穿光谱技术、Raman光谱技术等。
这些技术可以通过分析核素的原子质量、化学性质、光谱特征等，来确定核素的种类和浓度。
三、放射性核素识别技术的研究进展目前放射性核素的识别技术主要包括核谱仪技术、同位素比较技术等。
1. 核谱仪技术核谱仪技术是一种通过测定核素放射粒子的能量来鉴别核素种类的技术。
该技术基于能谱分析，主要通过测量放射性核素的能谱信息来鉴别样品中不同的核素组成。
2. 同位素比较技术同位素比较技术是一种通过分析样品中多个不同同位素含量比值的方法来鉴别样品中不同核素的方法。
该技术可以通过比较样品中同位素的含量比值，来确定样品中的核素组成。
四、未来发展趋势和展望随着科技的不断发展，放射性核素检测和识别技术也在不断进步。
放射性核素测量与监测技术研究
放射性核素测量与监测技术研究随着技术的不断发展和工业进步的推进，对环境污染和安全问题的关注越来越高。
放射性核素是一种具有放射性的物质，其对人体的伤害很大，因此，对放射性核素的测量和监测技术的研究显得十分重要。
本文将从放射性核素的特点、测量方法、监测技术和应用等方面来探讨这个问题。
一、放射性核素的特点放射性核素是一种在自然界中常见的物质。
由于核里面的粒子失去平衡或者分裂，这些放射性物质就会不断地辐射出α、β和γ等射线。
其中，半衰期长短不一，有的甚至可以达到数百年。
当人体暴露在这些辐射源面前的时候，辐射会直接影响人体细胞的结构和功能，甚至诱发癌症和导致其他生理上的问题。
二、放射性核素的测量方法1.物理方法物理方法是最早采用的方法之一，其原理主要是利用放射线辐射的物理现象，如电离、光电子效应等测量放射线的强度和质量。
这种方法早期适用于实验室的小样本测量。
2. 化学方法化学方法是应用化学分析技术来测定放射性核素含量的一种方法。
其原理是通过化学反应将核素分离出来，再通过放射性测量设备来进行测量。
这种方法比较适合于大量样本的处理和分析。
3. 生化学方法生化学方法采用了生物设备来加速核素分解的技术来进行测定。
这种方法通常用于检测放射性物质在生物体中的分布情况。
三、放射性核素的监测技术1. 监测网络的建立目前，很多国家都建立了完整的放射性物质的监测网络系统，通过这个监测网络可以对全国各地的放射性污染指标进行实时监测，及时发现问题所在，采取有效的预防和应对措施。
2. 辐射监测站的建设辐射监测站主要对某个区域进行监测，以及对工厂和环境进行定期监测。
这些站点通常采用各种辐射检测设备，如空气采样器、γ辐射探测器和质谱分析仪等进行必要的测量和分析。
3. 食品检测放射性物质可以通过空气和水等途径污染了不同的食品和农产品。
因此，食品的的检测也是非常重要的一项。
政府部门通常会制定相关的食品标准，定期对各类食品进行检测和监测。
四、放射性核素的应用1. 医学放射性同位素在医学中有广泛的应用，如用于放射治疗、诊断和放射显像等领域。
放射性核素显像技巧
放射性核素显像技巧放射性核素显像作为一种重要的医学影像技术，在疾病的诊断和治疗中发挥着不可或缺的作用。
它通过引入放射性核素标记的化合物，利用特殊的探测仪器来获取体内器官和组织的功能和代谢信息，为临床医生提供了有价值的诊断依据。
然而，要获得准确、清晰且有临床意义的显像结果，需要掌握一系列的技巧。
首先，选择合适的放射性核素至关重要。
不同的放射性核素具有不同的物理特性，如半衰期、辐射能量和发射类型等。
例如，99mTc（锝－99m）因其适中的半衰期和良好的成像特性，在很多常规显像中被广泛应用；而 18F（氟－18）则常用于正电子发射断层显像（PET）。
医生需要根据所要检查的器官或疾病的特点，以及显像的目的，来挑选最合适的放射性核素。
放射性药物的制备和质量控制也是关键环节。
放射性药物的纯度、稳定性和标记率等都会直接影响显像效果。
制备过程必须严格遵循标准操作规程，确保药物的安全性和有效性。
在使用前，还需要对药物进行质量检测，包括放射性浓度、化学纯度和放射化学纯度等指标的测定。
患者的准备工作同样不容忽视。
在进行显像前，患者可能需要禁食一定时间，以减少胃肠道的干扰。
对于某些特定的显像，如甲状腺显像，患者可能需要提前停用含碘的药物或食物。
此外，还需要向患者详细解释检查的过程和注意事项，减轻患者的紧张情绪，以获得更好的配合。
显像仪器的选择和校准对于获得高质量的图像也非常重要。
目前常用的显像仪器包括单光子发射计算机断层显像仪（SPECT）和 PET 扫描仪。
仪器需要定期进行校准和质量控制，以确保其性能稳定、测量准确。
在检查过程中，操作人员要根据患者的体型和检查部位，合理调整仪器的参数，如采集时间、能量窗和矩阵大小等。
图像采集的技巧也有很多讲究。
采集的时机选择要恰当，例如在进行心肌灌注显像时，需要在患者运动或药物负荷后的特定时间点进行采集，以反映心肌的血流灌注情况。
采集的体位和角度也需要根据检查部位和目的进行调整，以获得全面、准确的图像信息。
放射性核素的分析与监测方法研究
放射性核素的分析与监测方法研究随着现代社会的发展，放射性核素问题日益受到关注。
放射性核素是一种可以释放出放射性能量的物质，不仅会对人类健康造成威胁，还对环境造成破坏。
因此，对放射性核素进行分析与监测成为了当今科学研究的一个重要课题。
放射性核素的分析可以分为数量分析和质量分析。
其中，数量分析主要通过测量放射性核素的放射性活度来实现，而质量分析则是利用各种现代仪器分析核素的结构和组成等参数，以确定元素的化学性质和同位素的核结构等信息。
放射性核素的监测可以分为环境监测和人体监测。
环境监测主要是针对自然环境、工业污染、核爆炸和核反应堆事故等进行的监测，而人体监测则是对人体内放射性核素含量的监测。
在放射性核素的分析与监测中，有很多种不同的方法，包括传统的化学方法，物理方法以及现代的生物技术、分子技术等。
在此基础上，我们可以将放射性核素的分析与监测方法分为以下几个方面：一、物理方法物理方法是放射性核素分析和监测中最早应用的方法之一。
主要包括闪烁计数法、半导体探测器法、正电子发射断层扫描（PET）、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、X射线荧光光谱法等。
其中，闪烁计数法是一种利用放射性核素放射性粒子与闪烁体相互作用产生光子，并利用光电倍增管或光子倍增器计数器测量光子数量，推算出原样中的放射性核素活度的方法。
二、化学方法化学方法是放射性核素分析和监测中常用的方法之一。
主要包括放射性核素的分离、纯化、提取、浓缩、分解等处理方法，而后进一步使用化学计量法、光谱法等进行详细的分析。
三、生物技术生物技术在放射性核素分析和监测中也得到广泛应用。
主要包括ELISA法、荧光标记法、PCR扩增法、原位杂交等。
例如，利用生物材料如抗体、DNA探针等与放射性核素发生特异性反应，进行分离纯化、检测分析等操作。
四、在线监测随着现代科学技术的不断发展，自动化、集成、智能化的仪器设备已经开始应用于放射性核素的在线监测，尤其在核能领域有所应用。
放射性核素的测量
放射性核素的测量
放射性核素的测量是通过核辐射的测量来进行的。
常用的方法包括
以下几种：
1. Geiger-Muller计数器：这是一种常见的简单放射性测量设备，通
过测量辐射粒子的数量来确定放射性核素的水平。
计数器中的气体放
射性根据被辐射的能量释放电荷，进而通过电子学装置进行计数。
2. 闪烁体计数器：这种装置使用闪烁晶体来测量辐射，当放射性粒
子通过晶体时，会在晶体中产生闪烁，被光电倍增管测量到。
3. 核电子学仪器：这种仪器适用于更精密的测量，可以提供辐射的
能谱图和连续的测量。
通常使用多道分析器或谱仪来测量放射性活度。
4. 电离室：电离室是一种通过测量辐射粒子电离产生的电流来测量
核辐射水平的装置。
它适用于高能辐射的测量，并可以提供较准确的
结果。
这些方法可以用于测量不同种类的放射性核素，包括α、β和γ射线。
在进行放射性核素的测量前，需要选择合适的测量方法，并进行
必要的辐射防护和校准。
放射性测量原理和方法
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（一）液体闪烁的能量转换
在液体闪烁测量中，样品与闪烁液共存于一个闪烁 杯中。闪烁液由99%溶剂及1%闪烁剂组成。闪烁剂一 般包括第一闪烁剂和第二闪烁剂。
通常是射线先被溶剂吸收，溶剂分子从激发态回到 基态时释出能量又传给另一溶剂分子，直至将能量传 递给闪烁剂，闪烁剂分子受激后退激时以发光形式释 放能量。光子再经闪烁液、测量杯壁、光导、打到PM 管的光阴极上。若闪烁剂特定 的发射光谱与光阴极吸 收光谱相匹配，则产生较多光电子，若不匹配，需加 用第二闪烁剂，它可以吸收第一闪烁剂的能量，发射 波长较长的光子以改善光谱匹配。
如单纯用Triton X-100黏度较大，使用不方便。它常 与二甲苯配比，或与水一起配置成一定浓度的水溶液。
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应用范围：
目前，液体闪烁测量技术已成为探测软β射线最 简便而有效的方法。此外，液闪测量技术还可应用 于α粒子、低能γ射线和中子的探测以及契伦柯夫测量 和化学发光、生物发光等方面的测量。
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一、基本原理
与固体闪烁测量工作原理基本相同，射线使有机 闪烁体分子激发，退激后产生的光子通过光电倍 增管转换成电脉冲，由脉冲记录系统加以记录。
定标器基本电路示意图
脉冲分析器工作原理示意图
第三节 气体电离探测器
气体电离探测器是以气体作为带电粒子电离或激 发的介质，在气体电离空间置有两个电极，外加电场 并保持一定的电位差，当带电粒子穿过气体时与气体 分子轨道上的电子发生碰撞，使气体分子产生电离而 形成离子对，在电场中电子向正极移动，正离子向负 极移动，最后到达二极而被收集起来，使电子线路上 引起瞬时电压变化（电压脉冲）而由后续的电子仪器 记录。 l
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运动目标微弱放射性核素的快速识别方法王昌龙;张江梅【摘要】微弱放射性核素活度小、探测率低,在短时间难以通过获取高质量能谱进而识别所含核素,尤其是当搭载微弱核素的目标运动的情况下,很难通过能谱特征来判定某种核素是否存在.为此,基于序贯贝叶斯方法提出了一种采用运动目标位置变换的核素快速识别方法,通过位置变换实现运动目标剂量率的等效,进而得到核脉冲序列信号的时间间隔的有效估计,利用脉冲幅度和时间间隔信息构建贝叶斯决策函数,最终实现待测核素存在性的判决.实验结果表明,该方法能够在运动情况下准确识别微弱137 Cs、60 Co等放射源.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】3页(P137-139)【关键词】运动目标;微弱核素;序贯贝叶斯;核素识别【作者】王昌龙;张江梅【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TL8170 引言随着核科学技术的发展，放射源已广泛应用于国民生产与生活的各个领域。
与此同时，对放射性核素不当利用所造成的放射性危害不容忽视[1]。
如何快速、准确地识别出放射性物质是核军控和防止核恐怖袭击等领域亟待解决的问题之一。
一般来说，放射性核素衰变产生的γ射线是对核素进行定性和定量分析的依据。
现有的核素识别方法主要基于对γ能谱特征峰的匹配，实现对应待测核素是否存在的判断[2]。
对于放射水平较低的微弱放射性核素，由于探测效率低，单位时间内接收到的γ射线较少，因此传统的核素识别方法无法及时给出判决结果[3]。
2009年，CANDY J V等人提出基于序贯贝叶斯的核素快速识别方法，主要根据稳定条件下核素产生的时域脉冲信号，对核素的有无进行连续的概率判决，避免了能谱获取的困难[4]，尤其适用于低水平放射性核素的识别[5]。
但该方法仅适用于静止目标，对于运动目标会存在识别率降低甚至失效的问题。
针对上述问题，本文在序贯贝叶斯核素识别方法的基础上提出了一种结合脉冲特征与位置变换的核素快速识别方法，对运动目标的微弱放射性核素进行识别。
本方法及时地利用了目标运动的位移信息，通过位置变换实现运动目标剂量率的等效，进而得到核脉冲序列信号的时间间隔的有效估计，利用脉冲幅度和时间间隔信息构建贝叶斯决策函数，最终对核素的有无进行实时分析与判定。
1 核脉冲时间序列信号统计分析放射性核素的衰变过程中，不同核事件产生的γ射线在被探测器接收与转化之后形成了与其对应的核脉冲信号，脉冲的幅度记录着对应γ射线的能量，因而同种核事件对应的脉冲能量服从平均水平的高斯分布[6]，即：(1)由于脉冲事件的产生几率相对稳定且有随机性，因此连续的核脉冲事件可视为一定时间段内对单个核脉冲事件的泊松统计过程，使得相邻脉冲之间的间隔服从稳定速率的指数分布[7]，即:(2)当目标处于运动状态时，γ射线的放射过程不受位置变化的影响，因此核脉冲的能量仍然保持稳定。
但由于探测器在不同距离接收到γ射线的概率有所不同，因此相邻脉冲之间的间隔会随探测距离的改变而不断变化。
具体来说，假定核探测接收面积固定为s，放射性核素单位时间内释放的γ射线总数恒定,那么探测器在距离l 的位置接收到γ射线的概率P等于接收面积s与当前对应的散射面积(半径为l的球面积)之比，即：P(l)=s/(4·π·l2)(3)由于相邻脉冲的间隔对应于接收概率P(l)且探测器的接收面积不变，因此脉冲间隔与对应探测距离的平方成反比,即：(4)2 运动目标核素快速识别算法根据核脉冲信号的能量与速率分布特点，结合运动中的相对位移信息，设计贝叶斯分类器，对核素的有无进行实时概率分析与判定。
具体流程如图1所示。
图1 算法流程图2.1 特征脉冲事件识别2.1.1 能量校验根据特征脉冲事件的能量分布特征，特征脉冲事件可通过标准能量信息设定能量阈值区间进行检验：(5)其中，ε(n)表示第n个接受校验的脉冲能量，εt与分别为对应的标准值与标准差，kε为置信系数。
通过能量阈值的脉冲事件将继续进行下一步校验。
2.1.2 速率校验根据脉冲对应的瞬时位移l(n)与标准探测距离lS之间的比例关系，对通过能量阈值的脉冲间隔Δt(n)进行校准：(6)然后，根据标准距离的时间间隔信息设定阈值区间，对校准后的脉冲间隔Δt′(n)进行检验：(7)其中，Δtt与分别为标准的脉冲间隔与间隔标准差，kΔt为置信系数。
通过能量与速率检验的脉冲被认定为目标核素的特征脉冲信号，并以此判定目标核素的存在与否。
2.2 脉冲能量估计由于检测过程中来自外部环境以及核素本身的噪声影响，脉冲能量的观测值与真实值之间存在一定的偏差[8]。
为准确获取特征脉冲的能量信息，本文方法利用了线性卡尔曼滤波器的后验结果作为对脉冲真实能量的估计[9],得到特征脉冲的能量分布：(8)2.3 核素存在性判决核素存在性的判决是基于特征脉冲能量的假设检验方法予以实现的[10]。
其中，根据特征脉冲的能量分布规律，设定了两类核素存在性的对立假设：H0：核素不存在，脉冲能量服从能量估计值的概率分布，即：(9)H1：核素存在，脉冲能量服从标准能量值的正态分布，即：(10)通过决策函数D计算并累计更新两类事件能量分布函数的对数概率比[11]，决策函数的表达式为：(11)依据奈曼皮尔逊准则给出最终核素存在性的判决[12]，判决标准如下：若D>lnΓ1，则接受H1；若lnΓ0≤D≤lnΓ1，则继续检测下一个事件；若D<lnΓ0，则接受H0。
其中，决策阈值lnΓ1与lnΓ0由假设检验过程中两类错误发生的漏检率α与虚报率β确定，即：3 实验与分析本文首先设计了验证性实验，选取典型特征的放射源137Cs作为检测目标，检测运动状态下的目标，以此验证本文方法是否能够有效判别出目标。
随后，选取两种不同的放射源，改变运动条件，观测两者在不同条件下的识别速率。
具体设置如下：实验搭建了直线运动实验平台，选取两种典型的放射源137Cs (4692 Bq)和60Co (6147 Bq) 作为待检测的目标，将其安置在水平运动平台上，利用直流电机带动传送带进行传动，如图2所示。
设置目标的运动范围为10 cm～300 cm直线距离，选用溴化澜闪烁体探测器输出脉冲信号，采样频率为100 Hz，决策阈值依照探测率98%与误报率2%确定为±3.891 8。
图2 实验场景(1)运动状态下单个放射源的检测实验如图3所示，运动状态下单个放射源目标137Cs的动态决策结果随着脉冲个数的增加不断地更新，直至检测到第6个有效脉冲事件时，决策值超过阈值要求并及时给出“目标放射源存在”的判决结果，此时的检测时间为0.385 s。
图3 137Cs 的决策结果(2)不同运动范围的识别效果模拟一般场景中的行人目标检测，设定目标的移动速度恒定为1 m/s，采集1 000个离散数据点，测试3种不同运动范围的识别效率。
实验结果如表1所示。
表1 不同运动范围的测试结果运动范围/cm50～100100～150150～300137Cs 检测耗时/s0.4770.6371.82860Co检测耗时/s0.6931.1873.163(3)不同速度下的识别效果模拟一般场景中固定范围的不同运动目标检测，如机场、港口的安检过程。
目标的直线运动范围设定为10 cm～100 cm的直线距离，运动速度分别为10 cm/s、50 cm/s、100 cm/s，采集1 000个离散数据点。
实验结果如表2所示。
表2 不同运动速度的测试结果运动速度/(cm/s)1050100137Cs检测耗时/s0.4120.7051.98360Co检测耗时/s0.6161.8774.6394 结论本文以序贯贝叶斯方法为基础，根据微弱核素特征脉冲的时域分布特点与目标的位移信息，对目标核素生产的特征脉冲信号予以识别，以序贯概率比的决策理论对核素的存在性予以判决，并通过实验验证了该方法的有效性，以及测试了该方法在不同运动距离与速度下的效果。
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