一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器的製作方法
2023-10-18 11:43:19
專利名稱：一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及核輻射防護技術領域，具體的說是一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器，用於測量Y輻射劑量率。
背景技術：
傳統的Y輻射劑量率監測設備多採用對Y射線敏感的介質，如惰性氣體、閃爍體、半導體、液閃等，將輻射信號直接或間接轉換為電信號後，進行現場或遠程測量。如採用電離室、G-M計數管、半導體等核輻射探測器直接將Y射線轉換為電信號，或採用閃爍體耦合光電倍增管，首先將Y射線轉換為次級閃爍光信號，由光電倍增管等光電器件轉換為電信號，再進行測量。這類探測器的優點是輸出的信號為電信號，便於直接放大處理。缺點是氣體探測器尺寸很大，而半導體、光電倍增管等電子學器件耐輻照性能差，測量強輻射場時需要很大尺寸的屏蔽體。同時，核探測器輸出的電信號一般都是弱信號，傳輸時很容易受到外界電磁環境的幹擾，在電磁環境複雜的場合無法使用。一些不需要輔助電路的探測器，如熱釋光片、化學劑量計等累積劑量計，雖然可以在強電磁場區域使用，但只能通過離線的方式，將劑量計放入輻照場內輻照一定時間後取出測量，獲取過去一段時間內的累積輻射劑量，進而反推出該時間段內的平均輻射劑量率，無法對監測區域進行實時測量。
發明內容本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術的不足之處，提供一種無輔助電信號條件下進行遠程在線監測Y輻射劑量率的光纖探測器，其結構簡單，使用方便，適用範圍廣、探測效率聞。本實用新型的目的是通過如下措施來實現的:一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器，包括用於接收Y射線的閃爍體探頭，光纖轉接頭、塑料光纖光導及光電倍增管，所述閃爍體探頭由圓柱形閃爍體，及其外圍包覆的一層反光層組成，僅在閃爍體一端面留有閃爍光出射的窗口，光纖轉接頭為圓臺結構，圓臺中心設有通孔，光纖轉接頭的底部與閃爍體探頭相連，光纖光導的光纖芯穿過通孔與閃爍體窗口耦合，耦合光纖光導將閃爍體發出的閃爍光傳輸到遠程測量端。光纖光導另一端與光電倍增管耦合後輸出電流信號。在上述技術方案中，為了提高閃爍光的收集效率，採用折射率和塑料光纖芯材接近的有機玻璃(PMMA)製作光纖轉接頭，其圓臺底部直徑和閃爍體窗口直徑相同，頂部直徑和光纖外徑相同，沿圓臺軸線開有一與光纖芯材直徑相同的通孔。安裝時，光纖一端切去一段皮層，該皮層為在光纖芯外折射率比芯材小的包層，將光纖轉接頭套在光纖芯外部，轉接頭頂部與光纖皮層端面緊密配合，底部與光纖端面平齊，並與閃爍體窗口耦合。所有接觸面均採用光學膠粘接，該光學膠採用閃爍體發光波段內完全透射的材料，以減少對閃爍光的吸收。在上述技術方案中，所述光纖轉接頭及與光纖轉接頭銜接的2 3cm的光纖光導端外圍包覆聚四氟乙烯薄膜做漫反射層，再在聚四氟乙烯薄膜外包覆鋁箔做反射兼蔽光層，其餘部分的光纖光導外圍包覆一層鋁箔做蔽光層。由於閃爍體的發光面一般大於光纖橫截面，採用轉接頭後，原本從光纖外圍洩漏出去的閃爍光進入轉接頭，在圓臺錐形面上發生漫反射後，可以進入光纖芯中繼續傳播，有利於提高進入光纖光導的初始光子數。閃爍光在光纖光導中傳輸到測量端後，由光電倍增管將閃爍光轉換為電信號，採用電流積分技術測量。為了消除自然光對測量結果的影響，光纖光導外圍包覆一層鋁箔做蔽光層。與傳統的Y輻射劑量率探測器相比，本實用新型探測器既利用了探測效率非常高的閃爍體作為射線接收介質，射線接受體尺寸可以做得比較小，適合於弱Y輻射場測量的優點，又利用了光信號在光纖中傳輸時不會受外界電磁環境影響的優點。因此，本實用新型特別適合於電磁環境複雜、測量空間狹小的各種強度Y輻射場輻射劑量率的實時在線監測。為了提高閃爍體發出的閃爍光的收集和傳輸效率，一方面，設計了光纖轉接頭及反射層結構，使儘可能多的閃爍光耦合進入光纖內，另一方面，採用較大直徑的塑料光纖做光導，減少閃爍光在傳輸過程中的丟失。塑料光纖柔韌性較好，機械強度較SiO2光纖高，方便空間幾何環境複雜的場合布置。同時，在信號處理方面，採用電流積分測量法，一方面可以測量能量很低的Y射線，另一方面，可以提高由於單個Y射線激發產生的閃爍光數量有限，導致傳輸到光電倍增管時光子少而引起信噪比下降的缺點。
圖1為本實用新型用於輻射劑量率測量的光纖探測器的結構示意圖。圖2為本實用新型中光纖轉接頭沿軸線剖面圖。圖3為本實用新型中閃爍體探頭、光纖轉接頭及光纖光導耦合形式的一種實施例。其中:1.Y射線，2.閃爍體，3.光纖轉接頭，4.光纖光導，5.光電倍增管，6.輸出電流信號，7.反光層,8.聚四氟乙烯薄膜,9.招箔，10.光纖皮層，11.閃爍光，12.招猜。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示，本實施例提供一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器，包括圓柱形閃爍體探頭、光纖轉接頭3、光纖光導4和光電倍增管5，其中，光纖光導4為塑料光纖。Y射線I進入閃爍體探頭後，轉化為閃爍光，經過光纖轉接頭3進入光纖光導4，傳輸到測量區域後，由光電倍增管5將閃爍光信號轉換為電流信號6，傳輸給後續信號處理裝置放大測量。如圖2所75,本實施例所述光纖轉接頭3為圓臺結構，中心開有與光纖光導4內芯直徑相同的通孔。如圖3所示，本實施例所述閃爍體探頭由圓柱形閃爍體2及外圍包覆的反光層7組成，僅在閃爍體一端面留有閃爍光出射的窗口，所述光纖轉接頭3與光纖光導4的芯緊密配合，底部，即大直徑端外徑與閃爍體窗口直徑相同，且與閃爍體窗口相連，頂部外徑與光纖皮層10外徑相同,預先剝去光纖光導4與轉接頭3連接部分的光纖皮層10。轉接頭與光纖、閃爍體窗的接觸面採用光學膠粘接，該光學膠選用在閃爍體發光波段全透射的可固化膠，避免使用矽油等容易在光纖皮層內表面滲流的耦合液，以免造成光傳輸效率下降。光纖轉接頭3外圍及與光纖轉接頭銜接的光纖皮層2 3cm長度外包覆一層聚四氟乙烯薄膜8做漫反射層，再在聚四氟乙烯薄膜8外面包覆一層鋁箔9做蔽光層。其餘光纖皮層10外再包覆一層鋁箔12做反光兼蔽光層。閃爍光經過光纖光導4傳輸至測量區域後，與光電倍增管5耦合，耦合面採用光學膠粘接，以減少閃爍光在光學界面上的反射。以上僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對其範圍限定，在不脫離、不違背本實用新型設計理念的前提下，對本實用新型的技術方案作出各種變形和改造，都應落入本實用新型的權利要求書確定的保護範圍之內。
權利要求1.一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器，包括用於接收Y射線的閃爍體探頭，光纖轉接頭、塑料光纖光導及光電倍增管，其特徵是:所述閃爍體探頭由圓柱形閃爍體，及其外圍包覆的一層反光層組成，僅在閃爍體一端面留有閃爍光出射的窗口，光纖轉接頭為圓臺結構，圓臺中心設有通孔，光纖轉接頭的底部與閃爍體探頭相連，光纖光導的光纖芯穿過通孔與閃爍體窗口耦合，光纖光導另一端與光電倍增管耦合。
2.根據權利要求1所述的用於輻射劑量率測量的光纖探測器，其特徵在於:所述光纖轉接頭為有機玻璃製作，其圓臺底部直徑和閃爍體窗口直徑相同，頂部直徑和光纖外徑相同，沿圓臺軸線開有一與光纖芯材直徑相同的通孔。
3.根據權利要求1所述的用於輻射劑量率測量的光纖探測器，其特徵在於:所述光纖轉接頭及與光纖轉接頭銜接的2 3cm的光纖光導端外圍包覆聚四氟乙烯薄膜做漫反射層，再在聚四氟乙烯薄膜外包覆鋁箔做反射兼蔽光層，其餘部分的光纖光導外圍包覆一層鋁箔做蔽光層。
專利摘要本實用新型涉及核輻射防護技術領域，提供一種用於輻射劑量率測量的光纖探測器，用於測量γ輻射劑量率，包括用於接收γ射線的閃爍體探頭，光纖轉接頭、塑料光纖光導及光電倍增管，所述閃爍體探頭由圓柱形閃爍體，及其外圍包覆的一層反光層組成，僅在閃爍體一端面留有閃爍光出射的窗口，光纖轉接頭為圓臺結構，圓臺中心設有通孔，光纖轉接頭的底部與閃爍體探頭相連，光纖光導的光纖芯穿過通孔與閃爍體窗口耦合，光纖光導另一端與光電倍增管耦合。本實用新型結構簡單，使用方便，適用範圍廣、探測效率高。
文檔編號G01T1/20GK202975341SQ201220633659
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者孫光智, 賈靖軒, 曾樂, 畢明德, 王維偉, 金坦, 吳榮俊, 郭智榮, 左亮周 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所