一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置的製作方法

2023-07-18 04:06:46

專利名稱：一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於大氣顆粒物濃度測量的技術領域，具體說涉及一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置。
背景技術：
作為測定大氣中微小顆粒狀物質(Particulate Matter,以下簡稱PM)濃度的裝置，其中有一類裝置是將一定流量的大氣作為試樣氣體連續地吸入採樣管或大氣導入管內，在設置於該採樣管下遊側的收集區域用過濾帶等的捕集裝置連續地捕集前述試樣氣體中的PM，對所捕集的PM用β射線源(通常為C14放射源)照射β射線，由於C14放射源放射出的β射線照射到PM上時，β射線會被PM吸收從而導致β射線強度衰減，衰減後的β射線強度與PM相對密度呈對應關係，因此當C14放射源放射出的β射線能量恆定時，利用檢測器檢測透過PM的β射線強度，最終實現用β射線吸收方式測定捕集到的PM的濃度。但是上述傳統的基於β射線吸收法的可吸入顆粒物測量裝置存在以下缺陷:其一，對β射線檢測器的恢復時間要求比較高；其二，難以甚至不能控制β射線總輻射量對周圍環境的影響，從而為周圍技術人員及相關環境均廣生不利隱患。

發明內容
本發明的目的在於提供一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，本裝置不但對PM濃度的測量範圍較寬，而且測量精度較高。為實現上述目的 ，本發明採用了以下技術方案:一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物採樣機構、濾帶傳送機構、β射線放射機構以及β射線接收測量機構；所述顆粒物採樣機構包括大氣採樣器和氣泵，所述氣泵通過管路與大氣採樣器的出氣口相連通；所述β射線放射機構包括β射線放射源；所述濾帶傳送機構包括濾帶，濾帶傳送機構還包括用於承託濾帶並使濾帶在大氣採樣器出氣口和β射線放射源放射出口之間往復移動的第一濾帶輪和第二濾帶輪，本裝置還包括用於輔助測量顆粒物濃度的補償機構，所述補償機構包括厚度均勻連續變化的衰減控制部件，所述衰減控制部件緊靠在β射線放射源的放射出口端，所述補償機構還包括驅動衰減控制部件動作以使得穿過衰減控制部件的β射線強度均勻連續變化的動力單元。同時，本發明還可以通過以下技術措施得以進一步實現:優選的，所述裳減控制部件為金屬製件。進一步的，所述衰減控制部件為耐腐蝕的不鏽鋼製件。優選的，所述衰減控制部件呈板狀，且板狀衰減控制部件的與β射線放射源的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源的放射出口端相背離的一端為斜面。優選的，所述動力單元包括自上而下穿過衰減控制部件、並與衰減控制部件固定聯接的轉軸，所述動力單元還包括驅動轉軸轉動和/或平動的電動機。
進一步的，所述衰減控制部件的沿平行於轉軸軸線的平面上的投影為圓形，所述轉軸在圓形投影上的位置偏離圓形的中心。本發明的工作原理和有益效果在於:I)、本發明將衰減控制部件貼靠在β射線放射源射出口端，即相當於在β射線放射源的放射出口處設置了一個控制β射線放射強度的閥門，由於衰減控制部件的厚度均勻連續變化，而在均質材料中，在一定的厚度範圍內，β射線強度的衰減量與入射射線強度和穿透物體的厚度成正比，因此若控制β射線的入射強度不變，則當衰減控制部件在動力單元的作用下動作時，β射線強度的衰減量也隨之發生連續變化，從而穿過衰減控制部件的β射線強度也發生連續變化。2)、本裝置利用補償機構降低了對蓋革計數器死時間(第一次計數到下一次計數之間的時間間隔)的要求，從而降低了成本。通過控制β射線強度，減少了 β射線放射源總輻射量對周圍環境的影響；同時也降低了蓋革計數器測量的動態範圍，所以對PM濃度的測量範圍廣，測量精度較高。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2為物質吸收β射線的原理示意圖。圖中標記的含義如下:10—大氣採樣器20—氣泵30 — β射線放射源40—濾帶41 一 第一濾帶輪42—第二濾帶輪50—衰減控制部件51—轉軸60 — β射線接收測量機構
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明:如圖1所示的一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物採樣機構、濾帶傳送機構、β射線放射機構以及β射線接收測量機構60 ;所述顆粒物採樣機構包括大氣採樣器10和氣泵20，所述氣泵20通過管路與大氣採樣器10的出氣口相連通；所述β射線放射機構包括β射線放射源30 ;所述濾帶傳送機構包括濾帶40,濾帶傳送機構還包括用於承託濾帶40並使濾帶40在大氣採樣器10出氣口和β射線放射源30放射出口之間往復移動的第一濾帶輪41和第二濾帶輪42，本裝置還包括用於輔助測量顆粒物濃度的補償機構，所述補償機構包括厚度均勻連續變化的衰減控制部件50,所述衰減控制部件50緊靠在β射線放射源30的放射出口端，所述補償機構還包括驅動衰減控制部件50動作以使得穿過衰減控制部件50的β射線強度均勻連續變化的動力單元。優選的，所述衰減控制部件50為金屬製件，比如鋁或者銅或者鐵等常見的金屬材質均可。進一步的，所述衰減控制部件50為耐腐蝕的不鏽鋼製件，所述不鏽鋼製件材料均勻，性能穩定且不易腐蝕，使用壽命較長；當然，實際選用時亦可採用其他材料，只需實現能夠導致β射線衰減功能即可。優選的，如圖1所示，所述衰減控制部件50呈板狀，且板狀衰減控制部件50的與β射線放射源30的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源30的放射出口端相背離的一端為斜面。優選的，所述動力單元包括自上而下穿過衰減控制部件50、並與衰減控制部件50固定聯接的轉軸51,所述動力單元還包括驅動轉軸51轉動和/或平動的電動機。進一步的，所述衰減控制部件50的沿平行於轉軸51軸線的平面上的投影為圓形，所述轉軸51在圓形投影上的位置偏離該圓形的中心。實際上，對於衰減控制部件50相對於β射線放射源30的動作關係，可視情況而定，而並不拘泥於兩者間的彼此轉動配合；如採用楔形結構的衰減控制部件50，並使用如電磁伸縮或機械拖拉而不是軸部11拉伸的方式以使衰減控制部件50產生直線方向上的往復動作，同樣亦能實現衰減控制部件50的厚度在β射線放射源30照射路徑上的厚度變化；此外，如採用熱膨脹的方式，並使衰減控制部件50本身材質為熱變形體，以通過加熱升溫或降溫操作而使該衰減控制部件產生感溫後的厚度變化，同樣可實現前述的通過改變穿透的物體厚度而實現對於PM濃度的測量效果；而衰減控制部件50的具體布置數目，一則可如圖1-2所示的採用單個的楔形塊布置，甚至還可採用兩塊彼此斜面貼合且另一相對面平行的雙衰減控制部件50的布局方式，只需起到實際的對於β射線的衰減控制目的即可，此處就不再一一贅述。為便於讀者理解，此處對於前述的穿透的物體厚度與PM濃度的數字對應關係，作以下進一步說明:此處考慮一束初始強度為Itl的單能電子束，當穿過厚度為d的物質時，強度減弱為I，其示意圖見圖2。強度I隨厚度d的增加而減小且服從指數規律，可表示為可表示為I = 10e_ud (I)μ是該物質的線性吸收係數。在本測量裝置中，假設測試空白濾帶時，強度為
權利要求
1.一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，本裝置包括顆粒物採樣機構、濾帶傳送機構、β射線放射機構以及β射線接收測量機構；所述顆粒物採樣機構包括大氣採樣器(10)和氣泵(20)，所述氣泵(20)通過管路與大氣採樣器(10)的出氣口相連通；所述β射線放射機構包括β射線放射源(30);所述濾帶傳送機構包括濾帶(40),濾帶傳送機構還包括用於承託濾帶(40)並使濾帶(40)在大氣採樣器(10)出氣口和β射線放射源(30)放射出口之間往復移動的第一濾帶輪(41)和第二濾帶輪(42)，其特徵在於:本裝置還包括用於輔助測量顆粒物濃度的補償機構，所述補償機構包括厚度均勻連續變化的衰減控制部件(50)，所述衰減控制部件(50)緊靠在β射線放射源(30)的放射出口端，所述補償機構還包括驅動衰減控制部件(50)動作以使得穿過衰減控制部件(50)的β射線強度均勻連續變化的動力單元。
2.根據權利要求1所述的基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，其特徵在於:所述裳減控制部件(50)為金屬製件。
3.根據權利要求2所述的基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，其特徵在於:所述衰減控制部件(50)為耐腐蝕的不鏽鋼製件。
4.根據權利要求1或2或3所述的基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，其特徵在於:所述衰減控制部件(50)呈板狀，且板狀衰減控制部件(50)的與β射線放射源(30)的放射出口端相貼靠的一端為平面，與β射線放射源(30)的放射出口端相背離的一端為斜面。
5.根據權利要求4所述的基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，其特徵在於:所述動力單元包括自上而下穿過衰減控制部件(50)、並與衰減控制部件(50)固定聯接的轉軸(51),所述動力單元還包括驅動轉軸(51)轉動和/或平動的電動機。
6.根據權利要求4所述的基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置，其特徵在於:所述衰減控制部件(50)的沿平行於轉軸(51)軸線的平面上的投影為圓形，所述轉軸(51)在圓形投影上的位置偏離 該圓形的中心。
全文摘要
本發明屬於大氣顆粒物濃度測量的技術領域，具體說涉及一種基於β射線補償法測顆粒物濃度的裝置。本裝置包括顆粒物採樣機構、濾帶傳送機構、β射線放射機構以及β射線接收測量機構；本裝置還包括補償機構，補償機構包括厚度均勻連續變化的衰減控制部件，衰減控制部件緊靠在β射線放射源的放射出口端，所述補償機構還包括驅動衰減控制部件動作以使得穿過衰減控制部件的β射線強度均勻連續變化的動力單元。本裝置利用補償機構降低了對蓋革計數器死時間的要求，從而降低了成本。通過控制β射線強度，減少了β射線放射源總輻射量對周圍環境的影響；同時也降低了蓋革計數器測量的動態範圍，所以對PM濃度的測量範圍廣，測量精度較高。
文檔編號G01N15/06GK103245600SQ20131014121
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優先權日2013年4月23日
發明者李保生, 李正強, 陳麗娟, 鄧遷, 邢金玉 申請人:合肥福瞳光電科技有限公司