一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式β探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式探測(cè)器，具體涉及放射性氣體 核素 β射線測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)外核電站數(shù)量的逐漸增加，核設(shè)施發(fā)生異常釋放或事故，會(huì)造成放射性 氣體泄漏到大氣中，帶來(lái)了新的環(huán)境監(jiān)測(cè)問(wèn)題，由于這些放射性氣體在大氣中擴(kuò)散稀釋并 不斷衰變，大氣中放射性氙活度很低，因此，開展痕量放射性氣體活度測(cè)量，提高氣體核素 活度測(cè)量探測(cè)靈敏度，可為核事故預(yù)警、應(yīng)急和評(píng)估提供寶貴數(shù)據(jù)，對(duì)保護(hù)公眾、保護(hù)環(huán)境 輻射安全起到積極的作用。
[0003] β-γ符合測(cè)量方法是一種探測(cè)靈敏度較高的氣體放射性核素測(cè)量方法，文獻(xiàn) "CTBT惰性氣體氙樣品中放射性氙同位素活度測(cè)量方法"（核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2011，第 31卷第2期）介紹了采用塑料閃爍體β探測(cè)器和NaI (Tl) γ探測(cè)器符合測(cè)量氙同位素活 度的方法，為進(jìn)一步提高β-γ符合測(cè)量方法的分辨率和靈敏度，我們提出采用采用塑料 閃爍體β探測(cè)器與HPGe探測(cè)器進(jìn)行符合測(cè)量的方法，但現(xiàn)有的β探測(cè)器由于兩端放置光 電倍增管，不能與HPGe探測(cè)器配合使用，且體積（樣品容量）較小，無(wú)法滿足較大體積樣品 測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有β探測(cè)器無(wú)法與HPGe探測(cè)器配合使用的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式β探測(cè)器。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0006] 一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式β探測(cè)器，其特殊之處在于：包括
[0007] 底部、筒體、光電倍增管、充氣管路及閥門；
[0008] 所述底部和光電倍增管分別位于筒體兩端與筒體共同形成一密閉容器，所述底部 和筒體的材料為探測(cè)材料，
[0009] 所述充氣管路通過(guò)設(shè)置在筒體側(cè)壁上的通孔與筒體相連通，所述閥門設(shè)置在充氣 管路上，
[0010] 所述底部及筒體外還設(shè)置有反光層，所述充氣式探測(cè)器的最外側(cè)還包裹有避光 層。
[0011] 上述底部及筒體的形狀均與光電倍增管的形狀相匹配。
[0012] 上述光電倍增管的形狀為圓柱形，所述筒體為與光電倍增管形狀相匹配的空心圓 柱，所述底部為形狀與筒體相匹配的圓片。
[0013] 上述底部的外徑為50mm，壁厚5mm ;
[0014] 所述圓筒的直徑為50mm，厚度為2mm ;
[0015] 所述密閉容器空間體積為13mL。
[0016] 上述探測(cè)材料為塑料閃爍體。
[0017] 還包裹在底部外表面的反光層的為鏡面反射層，包裹在筒體外的反光層為漫反射 層。
[0018] 上述鏡面反射層為鋁箔或ESR高反射率鏡面反射膜，
[0019] 所述漫反射層為聚四氟乙烯膜，
[0020] 所述避光層的材料為黑膠帶或鋁。
[0021] 上述底部與筒體體之間粘結(jié)，所述筒體與充氣管路之間粘結(jié)。
[0022] 本發(fā)明具有的有益效果：
[0023] 1、本發(fā)明的探測(cè)器為單側(cè)光電倍增管結(jié)構(gòu)，可與HPGe探測(cè)器配合使用。
[0024] 2、本發(fā)明的探測(cè)器為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，既是β探測(cè)器又是承載氣體樣品的源 盒，又實(shí)現(xiàn)了 β射線的高效探測(cè)，β射線探測(cè)器效率大于90%，與現(xiàn)有探測(cè)器75%的β效 率相比，具有非常顯著的進(jìn)步，能夠滿足痕量放射性氣體活度測(cè)量的需要。
[0025] 3、本發(fā)明所述探測(cè)器底部厚度僅為2mm，減小了對(duì)γ射線吸收。
[0026] 4、本發(fā)明所述探測(cè)器結(jié)構(gòu)精巧，β射線探測(cè)效率高，外徑50_，可與光電倍增管 很好匹配。
[0027] 5、本發(fā)明所述探測(cè)器內(nèi)部空間體積為13mL，可滿足較大體積樣品測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為中空充氣式塑料閃爍體探測(cè)器裝配前結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為中空充氣式塑料閃爍體探測(cè)器裝配后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3為中空充氣式塑料閃爍體探測(cè)器封裝后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖4為β -γ符合獲取的133Xe樣品的原始γ能譜和符合γ能譜；
[0032] 1 一底部；2-筒體；3-光電倍增管；4 一高壓接口；5-信號(hào)接口；6 -閥門；7-充 氣管路；8-鏡面反射膜；9一漫反射膜；10-避光層；11一133Xe原始γ能譜；12- 133Xe符合 γ能譜。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0034] 如圖1-3所示，本發(fā)明的一種充氣式探測(cè)器包括底部1、筒體2、光電倍增管3、充氣 管路7及閥門6、高壓接口 4、信號(hào)接口 5,底部1、光電倍增管3分別設(shè)置在筒體2的兩端使 得筒體2形成中空的容器，底部1和筒體2材料均為探測(cè)材料，充氣管路7通過(guò)設(shè)置在筒體 2側(cè)壁上的通孔與筒體2相連通，閥門6設(shè)置在充氣管路7上，在封裝時(shí)，還需在筒體2和底 部1外貼反光層，在整個(gè)充氣式探測(cè)器的最外側(cè)裹有避光層10。
[0035] 本發(fā)明探測(cè)器的探測(cè)原理是：β射線與探測(cè)材料相互作用產(chǎn)生熒光，熒光經(jīng)發(fā)射 層反射進(jìn)入光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本發(fā)明的探測(cè)材料可選用塑料閃爍體外， 別的材料不太容易加工。
[0036] 以上描述為本發(fā)明充氣式探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)一端為光電倍增管3,另一端 為底部1，設(shè)置底部1的一端放置在HPGe探測(cè)器上，實(shí)現(xiàn)充氣式探測(cè)器與HPGe探測(cè)器的符 合，由于本發(fā)明的探測(cè)器只具有一個(gè)光電倍增管3,因此，為了提高本發(fā)明探測(cè)器的探測(cè)效 率，本發(fā)明在底部1的外側(cè)及筒體2的外側(cè)壁增添高效反光層的作用是以防止β射線產(chǎn)生 的熒光損失，提高探測(cè)靈敏度及效率。另外，在整個(gè)探測(cè)器的外表面包裹避光層10的作用 是防止外界的光進(jìn)入，引起不必要的信號(hào)。
[0037] 另外，本發(fā)明的底部1及筒體2的形狀不一定是圓的，別的形狀也可以，但是現(xiàn)在 光電倍增管一般是圓形，為方便匹配，本發(fā)明的底部形狀可選圓形，筒體的形狀可選圓柱 形，除此之外，圓形的探測(cè)效率也高。
[0038] 進(jìn)一步的，本發(fā)明對(duì)反光層進(jìn)行了差別設(shè)計(jì)，在底部1外包裹的反射層為鏡面反 射層8,以使熒光高效向?qū)γ嬖O(shè)置的光電倍增管3方向反射；再在筒體2外包裹的反射層為 漫反射層9,其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)多次漫反射，使熒光盡可能反射進(jìn)入光電倍增管3。
[0039] 進(jìn)一步的，本發(fā)明充氣管路7材料為不銹鋼、鋁或銅，鏡面反射膜8為鋁箔或ESR 高反射率鏡面反射膜，厚度為200 μ m，對(duì)γ射線吸收極小，其中ESR高反射率鏡面反射膜反 射率達(dá)到99%，保證在塑料閃爍體中產(chǎn)生的熒光反射進(jìn)入光電倍增管；漫反射膜9為聚四 氟乙烯膜，反射率達(dá)到98 %，避光材料為黑膠帶或鋁。所選的反射和避光材料原子序數(shù)均較 低，減小了符合測(cè)量中其對(duì)γ射線的吸收。
[0040] 再進(jìn)一步的，申請(qǐng)人為了滿足較大體積樣品測(cè)量并進(jìn)一步提高探測(cè)效率，對(duì)本發(fā) 明的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，具體是：筒體外徑為50_，與光電倍增管光陰極匹配， 直接用硅油耦合連接，壁厚5_，提高熒光收集效率；探測(cè)材料側(cè)壁上的通孔為2_ ;底部直 徑為50_，厚度為2_，可減小其對(duì)γ射線的吸收；密閉容器空間體積為13mL，可滿足較大 體積樣品測(cè)量。另外長(zhǎng)徑比不太好限定，體積是可以做大的，做大了效率會(huì)有所降低，太小 不太容易加工。
[0041] 對(duì)本發(fā)明中空充氣式塑料閃爍體探測(cè)器進(jìn)行抽真空測(cè)試和耐壓測(cè)試，結(jié)果表明該 探測(cè)器可承載2. 5 X IO5Pa的壓力，密封性能良好。
[0042] 充入133Xe樣品，采用下式對(duì)本發(fā)明的探測(cè)器β射線探測(cè)效率進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)量 的符合能譜12和原始能譜11示于圖4,結(jié)果表明，該探測(cè)器對(duì) 133Xe β射線探測(cè)效率大于 90%〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于：包括底部、筒體、光 電倍增管、充氣管路及閥門； 所述底部和光電倍增管分別位于筒體兩端與筒體共同形成一密閉容器，所述底部和筒 體的材料為探測(cè)材料， 所述充氣管路通過(guò)設(shè)置在筒體側(cè)壁上的通孔與筒體相連通，所述閥門設(shè)置在充氣管路 上， 所述底部及筒體外還設(shè)置有反光層，所述充氣式探測(cè)器的最外側(cè)還包裹有避光層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 所述底部及筒體的形狀均與光電倍增管的形狀相匹配。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 所述光電倍增管的形狀為圓柱形，所述筒體為與光電倍增管形狀相匹配的空心圓柱， 所述底部為形狀與筒體相匹配的圓片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 所述底部的外徑為50mm，壁厚5mm ; 所述圓筒的直徑為50mm，厚度為2mm ; 所述密閉容器空間體積為13mL。
5. 據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其 特征在于：所述探測(cè)材料為塑料閃爍體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 包裹在底部外表面的反光層的為鏡面反射層，包裹在筒體外的反光層為漫反射層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 所述鏡面反射層為鋁箔或ESR高反射率鏡面反射膜， 所述漫反射層為聚四氟乙烯膜， 所述避光層的材料為黑膠帶或鋁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式0探測(cè)器，其特征在于： 所述底部與筒體體之間粘結(jié)，所述筒體與充氣管路之間粘結(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于放射性氣體核素測(cè)量的充氣式β探測(cè)器，探測(cè)器包括底部、筒體、充氣管路、閥門、光電倍增管、反光層和避光層。底部、筒體、充氣管路和閥門組成中空的圓柱體密閉容器，放射性氣體核素樣品充入探測(cè)器空腔中，該探測(cè)器既是承載氣體樣品的源盒(耐壓范圍為0-2.5×105Pa)，又是測(cè)量β射線的探測(cè)器，對(duì)氣體樣品具有4π立體角，提高了氣體放射性核素β射線探測(cè)效率和能量分辨率。
【IPC分類】G01T1-203, G01T1-178
【公開號(hào)】CN104597473
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410836279
【發(fā)明人】李奇, 王世聯(lián), 賈懷茂, 樊元慶, 劉蜀疆, 趙允剛, 張新軍
【申請(qǐng)人】北京放射性核素實(shí)驗(yàn)室
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日