固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核與輻射環(huán)境監(jiān)測計量領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體鐳源是鈾礦勘查用測量儀器校準(zhǔn)和穩(wěn)定性監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)放射源，國際上和我國一直采用平板型電離室檢測其鐳含量進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)裝置由平板型電離室、劑量儀和一套標(biāo)準(zhǔn)鐳源組成，采用被校準(zhǔn)鐳源和標(biāo)準(zhǔn)鐳源在電離室上交替測量電離電流的方法進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的相對不確定度一般為8%。
[0003]采用平板電離室校準(zhǔn)固體鐳源時，溫濕度、大氣壓等環(huán)境條件變化和待測鐳源在電離室表面的位置和高度等對測量影響較大，需對這些影響因素進(jìn)行修正，同時該裝置需配備標(biāo)準(zhǔn)鐳源進(jìn)行比較測量，而野外現(xiàn)場的環(huán)境條件不易控制，且校準(zhǔn)方法中涉及標(biāo)準(zhǔn)放射源，因此該裝置和校準(zhǔn)方法不易提高校準(zhǔn)精確度和實現(xiàn)放射源的現(xiàn)場校準(zhǔn)。
[0004]隨著鈾資源勘查的發(fā)展，對勘查測量數(shù)據(jù)精確度要求不斷提高，當(dāng)前的校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法已不能滿足要求；同時隨著國家對放射源移動運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)管力度加強(qiáng)，放射源移動所需“手續(xù)”繁瑣費(fèi)時，多數(shù)“送檢”單位路途較遠(yuǎn)，“送檢”運(yùn)輸過程中也存在著安全隱患。因此實現(xiàn)固體鐳源的現(xiàn)場校準(zhǔn)，可滿足放射源使用單位和國家監(jiān)管部門的要求。目前，尚未有關(guān)于實現(xiàn)固體鐳源的現(xiàn)場校準(zhǔn)的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)固體鐳源的現(xiàn)場校準(zhǔn)的固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，包括井型電離室、靜電計、低能Y射線屏蔽裝置和源測量支架；其中，靜電計與井型電離室連接；低能Y射線屏蔽裝置安裝在井型電離室內(nèi)，外部形狀與井型電離室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相一致；源測量支架用于安裝被測鐳源，安裝在低能Y射線屏蔽裝置內(nèi)。
[0008]如上所述的井型電離室為密封的軸對稱形狀，屬于4 π空間立體角測量，井型電離室內(nèi)充壓力適中的氬氣；井型電離室能量測量范圍覆蓋了固體鐳源中226Ra核素Y射線的能量；井型電離室的工作環(huán)境范圍為10?35°C、相對濕度20%?80%。
[0009]如上所述的低能Y射線屏蔽裝置包括屏蔽體和頂蓋；屏蔽體為井型，外徑為60mm,內(nèi)徑為34mm,外部高度為252mm,夕卜部形狀與井型電離室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相一致；頂蓋安裝在屏蔽體，它為不銹鋼制環(huán)狀，其外徑為80mm,內(nèi)徑為34mm,高度為20mm,與屏蔽體采用鉚釘鉚接方式連接。
[0010]如上所述的屏蔽體由鉛屏蔽層和銅屏蔽層組成，鉛屏蔽層安裝在銅屏蔽層內(nèi)；鉛屏蔽層為圓筒狀，其直徑為54mm，高249mm，開有直徑為34mm、深度為239mm的軸向通孔，鉛屏蔽層壁厚為1mm ;銅屏蔽層由銅管和底座組成,銅管內(nèi)徑為54mm,長249mm,厚度為3mm;底座的焊接直徑為60mm,厚3mm。
[0011]如上所述的源測量支架包括調(diào)節(jié)架和源固定器，源固定器為有機(jī)玻璃制一端封閉的圓筒狀，外徑為28mm，高100mm，其內(nèi)徑與被測鐳源的外徑相適應(yīng)，使被測源的中心軸線與電離室的中心軸線重合。
[0012]如上所述的源固定器為一組，其內(nèi)徑分別為10mm、12mm、14mm、16mm和18mm,內(nèi)部盲孔的長度為90mm，用于固定不同型號的被測鐳源。
[0013]如上所述的調(diào)節(jié)架外徑34mm,內(nèi)徑28mm,長240mm,在距其頂部10_20mm處焊接有高度為1mm的有機(jī)玻璃圓環(huán)，使調(diào)節(jié)架裝入低能Y射線屏蔽裝置的井中深度為220mm;在調(diào)節(jié)架底部內(nèi)側(cè)加工有30mm長的螺紋扣，將直徑為28mm，長30mm的有機(jī)玻璃棒加工成螺栓，安裝在調(diào)節(jié)架底部內(nèi)側(cè)，以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)架的高度；調(diào)節(jié)架外壁上標(biāo)注刻劃線，刻劃線位置由電離室的最佳工作深度確定。
[0014]一種應(yīng)用如上任何一項所述的固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)的方法，包括如下步驟:
[0015]第一步:井型電離室最佳工作區(qū)測定；
[0016]電離室投入使用前，采用點(diǎn)源在電離室井中不同深度進(jìn)行測量，根據(jù)距離井口的深度和對應(yīng)測得的響應(yīng)值作電離室最佳工作區(qū)曲線，曲線的最高點(diǎn)即為電離室的最佳工作點(diǎn)，與最佳工作點(diǎn)處對應(yīng)的響應(yīng)值相差不大于0.1%的區(qū)域，作為電離室的最佳工作區(qū)；
[0017]第二步:監(jiān)督源的監(jiān)督測量；
[0018]電離室采用標(biāo)準(zhǔn)鐳源溯源時，采用監(jiān)督源測量，得到監(jiān)督源在電離室溯源時刻的電離電流值Ik ;每次現(xiàn)場測量前，再次在實驗室采用監(jiān)督源測量，得到監(jiān)督源在現(xiàn)場校準(zhǔn)時段內(nèi)電離電流值I/ ;
[0019]第三步:現(xiàn)場測試準(zhǔn)備；
[0020]將低能Y射線屏蔽裝置安放入電離室中，開機(jī)預(yù)熱30min以上，使裝置各部件與現(xiàn)場環(huán)境達(dá)到平衡，調(diào)節(jié)零點(diǎn)后準(zhǔn)備測量；根據(jù)被測鐳源型號尺寸將其裝入相應(yīng)的源固定器中，調(diào)節(jié)源調(diào)節(jié)架的螺旋裝置使被測鐳源的中心點(diǎn)與第一步的刻劃線重合，然后放入井型電離室中，穩(wěn)定1min后測量電離電流I ;
[0021]第四步:鐳含量計算；
[0022]計算電離室穩(wěn)定性修正因子K'，根據(jù)現(xiàn)場測得的被校準(zhǔn)鐳源的電離電流I和電離室溯源得到的鐳含量校準(zhǔn)因子K，計算被測鐳源的鐳含量。
[0023]如上所述的穩(wěn)定性修正因子K'的計算公式如下:
[0024]K' = Ικ.exp (_λ.t)/IE/(I)
[0025]式中，Γ——電離室的穩(wěn)定性修正因子；
[0026]Ie——監(jiān)督源在電離室溯源時測得的電離電流，A ；
[0027]I/ —監(jiān)督源在現(xiàn)場測量前后時間段內(nèi)測得的電離電流，A ;
[0028]λ——監(jiān)督源的衰變常數(shù)，Cf1 ；
[0029]t—電離室溯源至現(xiàn)場測量時的時間間隔，d。
[0030]如上所述的被測鐳源的鐳含量的計算公式如下:
[0031]m = I.K.K'(2)
[0032]式中，m——現(xiàn)場校準(zhǔn)時被校準(zhǔn)鐳源的鐳含量，mg ；
[0033]I——被校準(zhǔn)鐳源在電離室中的響應(yīng)，A ；
[0034]式中，校準(zhǔn)因子K為采用標(biāo)準(zhǔn)鐳源對裝置進(jìn)行校準(zhǔn)獲得，其計算公式如下:
[0035]K = hIq/I。 (3)
[0036]式中，K——電離室鐳含量校準(zhǔn)因子，A/mg ;
[0037]10——標(biāo)準(zhǔn)鐳源在電離室中的響應(yīng)，A ；
[0038]m0——標(biāo)準(zhǔn)鐳源的鐳含量，mg。
[0039]本發(fā)明的有益效果在于:
[0040]本發(fā)明采用了便攜、密封式和4π空間測量的井型電離室應(yīng)用于固體鐳源校準(zhǔn)，消除了野外環(huán)境條件影響因素，穩(wěn)定性好，使用環(huán)境條件范圍寬，適于野外現(xiàn)場環(huán)境條件下的測量；采用低能Y射線屏蔽裝置，將不同型號鐳源幾何條件對測量的影響由10%降低到1%以下，大大提高了測量精確度，可消除不同型號鐳源幾何條件對測量的影響，益于測量精確度的提高；采用可調(diào)節(jié)的源測量支架，使不同型號的被測鐳源中心點(diǎn)處于電離室的最佳工作區(qū)，提高了測量的復(fù)現(xiàn)性；采用電離室校準(zhǔn)因子和監(jiān)督源穩(wěn)定性修正因子直接測量計算鐳源的鐳含量，替代了標(biāo)準(zhǔn)源交替測量比對的傳統(tǒng)測量方法，使標(biāo)準(zhǔn)源獨(dú)立于校準(zhǔn)體系之外，校準(zhǔn)設(shè)備的無源運(yùn)輸是實現(xiàn)現(xiàn)場校準(zhǔn)的重要前提。本發(fā)明中現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置在鈾礦勘查中放射源校準(zhǔn)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)放射源“送檢”的溯源模式，消除了放射源溯源移動運(yùn)輸帶來的安全隱患。
【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的低能Y射線屏蔽裝置中屏蔽體的左視圖；
[0043]圖3是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的低能Y射線屏蔽裝置中屏蔽體的俯視圖；
[0044]圖4是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的低能Y射線屏蔽裝置中頂蓋的左視圖；
[0045]圖5是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的低能Y射線屏蔽裝置中頂蓋的俯視圖；
[0046]圖6是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的源測量支架中調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖7是本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的源測量支架中源固定器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖中，1.井型電離室，2.靜電計，3.低能Y射線屏蔽裝置，4.源測量支架，5.屏蔽體，6.頂蓋，7.調(diào)節(jié)架，8.源固定器。
【具體實施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法進(jìn)行描述:
[0050]如圖1所示，一種固體鐳源現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置，包括井型電離室1、靜電計2、低能Y射線屏蔽裝置3和源測量支架4。其中，井型電離室I為密封的軸對稱形狀，一般為井型，屬于4 空間立體角測量，消除了不同型號鐳源的中心位置、源外殼直徑等幾何形狀不同帶來的影響；在井型電離室I內(nèi)充氬氣，以提高電離室的靈敏度，減小測量時的放射性統(tǒng)計漲落，井型電離室I內(nèi)充氬氣的壓力適中(1.5X 12Pa),不易發(fā)生泄漏，電離室的穩(wěn)定性可靠；井型電離室I能量測量范圍為30keV?3MeV，覆蓋了固體鐳源中226Ra核素Y射線的能量，具有較好的能量響應(yīng)。井型電離室I的工作環(huán)境范圍為(10?35) °C，如10°C、25°C或35°C;相對濕度為20%?80%，如20%、50%或80%。井型電離室I可采用通用產(chǎn)品實現(xiàn)。
[0051]靜電計2與井型電離室I連接，它的電離電流測量長期穩(wěn)定性小于每年0.2%，在10?35°C，如10°C、25°C或35°C ;相對濕度為20%?80%，如20%、50%或80%的范圍內(nèi)響應(yīng)的偏差限值小于0.5%，其性能完全符合野外環(huán)境測量的要求。靜電計2可采用通用產(chǎn)品實現(xiàn)。靜電計2與井型電離室I的連接方式為公知常識。
[0052]如圖1、2所示，低能Y射線屏蔽裝置3安裝在井型電離室I內(nèi)，外部形狀與井型電離室I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相一致。在本實施例中，低能Y射線屏蔽裝置3包括屏蔽體5和頂蓋6 ;屏蔽體5為井型,外徑為60mm,內(nèi)徑為34mm,外部高度為252mm,外部形狀與井型電離室I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相一致。在本實施例中，屏蔽體5由鉛屏蔽層和銅屏蔽層組成，鉛屏蔽層安裝在銅屏蔽層內(nèi)。鉛屏蔽層為圓筒狀，其直徑為54mm，高249mm，開有直徑為34mm、深度為239mm的軸向通孔,鉛屏蔽層壁厚為10mm。銅屏蔽層由銅管和底座組成,銅管內(nèi)徑為54mm,長249mm,厚度為3_ ;底座的焊接直徑為60mm,厚3_。通過在鉛屏蔽層外增加銅屏蔽層，能夠吸收高Z材料的熒光一X射線。如圖4、5所示，頂蓋6安裝在屏蔽體5，它為不銹鋼制環(huán)狀，其外徑為80mm，內(nèi)徑為34mm，高度為20mm，與屏蔽體5采用鉚釘鉚接方式連接。
[0053]源測量支架4用于安裝被測鐳源，它安裝在低能Y射線屏蔽裝置3內(nèi)，它包括調(diào)節(jié)架7和源固定器8,源固定器8為有機(jī)玻璃制一端封閉的圓筒狀,外徑為28mm,高100mm,其內(nèi)徑與被測鐳源的外徑相適應(yīng)，使被測源的中心軸線與電離室的中心軸線重合