β表面汙染位置分辨探測器的製造方法
2023-05-21 19:26:01
β表面汙染位置分辨探測器的製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於放射性汙染監測【技術領域】，公開了一種β表面汙染位置分辨探測器。該探測器包括入射窗、波長轉換光纖、塑料閃爍體、有機玻璃、光電倍增管，其中塑料閃爍體和有機玻璃緊密貼合，塑料閃爍體位於有機玻璃的下方，入射窗位於塑料閃爍體的下表面；波長轉換光纖並排、等間距地分布在有機玻璃和塑料閃爍體的縱橫兩個方向上。該探測器的具有攜帶方便、安裝調試簡單、探測靈敏面積大且能夠實現位置分辨探測。
【專利說明】β表面汙染位置分辨探測器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於放射性汙染監測【技術領域】，具體涉及一種β表面汙染位置分辨探測器。
【背景技術】
[0002]β放射性表面汙染監測是輻射防護監測中的一項重要內容。現階段用於β放射性表面汙染監測的探測器主要有氣體探測器和閃爍體探測器，如正比計數管和塑料閃爍體等。近年來隨著探測器技術的發展，增加了利用半導體探測器陣列、GM管等探測β放射性表面汙染的方法和設備。其中閃爍體探測器對環境要求低、攜帶輕便，並且使用前無需經過複雜的安裝調試，在現階段的表面汙染測量當中使用比較廣泛。但是，對於目前現有的塑料閃爍體探測器來說，均存在靈敏探測面積小，確定大表面的表面汙染需要時間較長，不適用於事故情況下的表面汙染快速測量。而且在增加靈敏探測面積的同時，又容易引發諸如對於不均勻汙染的可探測下限降低、無法給出靈敏探測面積內汙染的準確分布等一系列問題。
[0003]侯傑等在《光纖傳輸表面汙染研究》一文中公開了利用塑料閃爍體與波長轉換光纖相結合的適用於大面積β放射性表面汙染監測的表面汙染儀，該文中公開的汙染儀是將若干根波長轉換光纖等距均勻地嵌入塑料閃爍體下方的有機玻璃上，並且將所有的波長轉換光纖的輸出端通過塑料傳輸光纖匯集成光纜，然後將光纜與光電倍增管連接實現大面積的總β放射性表面汙染監測。該表面汙染儀器靈敏探測面積大，但是不能給出靈敏探測面積內表面汙染的分布即位置分辨信息，因此，急需研製一種適用於大面積β放射性表面汙染的位置分辨探測器。
【發明內容】
[0004](一)實用新型目的
[0005]根據現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種攜帶方便、安裝調試簡單、探測靈敏面積大且能夠實現位置分辨探測的β表面汙染位置分辨探測器。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決現有技術所存在的問題，本實用新型提供的技術方案如下:
[0008]β表面汙染位置分辨探測器，關鍵在於，該探測器包括入射窗、波長轉換光纖、塑料閃爍體、有機玻璃、光電倍增管，其中塑料閃爍體和有機玻璃緊密貼合，塑料閃爍體位於有機玻璃的下方，入射窗位於塑料閃爍體的下表面；
[0009]所述的波長轉換光纖並排、等間距地分布在有機玻璃和塑料閃爍體的縱橫兩個方向上，其中在縱方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體下方的凹槽內；在橫方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體和有機玻璃之間的凹槽內；縱橫兩個方向上的波長轉換光纖將塑料閃爍體劃分為若干個面積和形狀相同的區域單元。
[0010]所述波長轉換光纖分別通過光學接頭與光電倍增管連接，光電倍增管將波長轉換光纖輸出的光信號轉換為電信號，該電信號經過前置放大器和線性放大器放大後被轉換為幅度可以滿足模數採集器要求的模擬信號；同時，前置放大器輸出的信號時間信息被依次引入甄別器、符合器，符合器的輸出信號被引入模數採集器並作為模數採集器的觸發信號。
[0011]優選地，所述塑料閃爍體的厚度為1.5mm ；
[0012]優選地，所述有機玻璃的厚度為3~5mm ;
[0013]優選地，所述的有機玻璃的上表面設有光學鏡面反射層，以提高光收集效率；
[0014]優選地，所述的塑料閃爍體與有機玻璃緊密貼合後的側壁上設有光學鏡面反射層，以提聞光收集效率；
[0015]優選地，所述縱向上波長轉換光纖的數量為2條以上，橫向上波長轉換光纖的數量為2條以上。
[0016]優選地，所述的波長轉換光纖並排、等間距地分布在有機玻璃和塑料閃爍體的縱橫兩個方向上，其中在橫方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體下方的凹槽內；在縱方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體和有機玻璃之間的凹槽內；縱橫兩向上的波長轉換光纖將塑料閃爍體劃分為若干個面積和形狀相同的區域。
[0017]β表面汙染位置分辨測量方法，該方法是利用β表面汙染位置分辨探測器對β放射性表面汙染源進行測量，該方法包括以下步驟:
[0018](I)位置關係標準曲線的獲取
[0019]順序選取β表面汙染位置分辨探測器的塑料閃爍體上被波長轉換光纖劃分
[0020]的若干個面積和形狀相同的區域單元中的每一個區域單元；在該區域單元內的塑料閃爍體的表面上移動β放射源，同時`測量β放射源處於該區域單元的不同位置時，圍成該區域單元的兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度和兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度；根據兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度比、β放射源距兩根橫向波長轉換光纖中的一根的距離作出橫向幅度比與相對距離的標準曲線；根據兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度比、β放射源距兩根縱向波長轉換光纖中的一根的距離作出縱向幅度比與相對距離的標準曲線.-^4 ，
[0021](2) β放射性表面汙染的測量
[0022]利用β表面汙染位置分辨探測器對β放射性表面汙染源進行測量，首先監測每根波長轉換光纖輸出的信號幅度，根據信號的強弱初步確定β放射性表面汙染源所在的區域單元，然後再測量該區域單元內的兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度比、兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度比，分別代入步驟(1)中所述的相應的橫向幅度比與相對距離的標準曲線和縱向幅度比與相對距離的標準曲線，得到β放射性表面汙染源的準確位置。
[0023]優選地，還可以順序選取β表面汙染位置分辨探測器的塑料閃爍體上被波長轉換光纖劃分的若干個面積和形狀相同的區域單元中的每一個區域單元；在該區域單元內的塑料閃爍體的表面上移動已知活度的β放射源，同時測量β放射源處於該區域單元的不同位置時，圍成該區域單元的四根波長轉換光纖的符合計數率；根據四根光纖的符合計數率、β放射源距四根波長光纖的相對距離作出探測效率曲線。
[0024](三)有益效果
[0025]本實用新型提供的β表面汙染位置分辨探測器，該探測器包括緊密貼合的大面積塑料閃爍體、有機玻璃及分布在塑料閃爍體縱橫方向上的波長轉換光纖，該探測器具有以下有益效果:
[0026]I)可在對β射線表面汙染探測的同時實現位置分辨探測
[0027]由於β射線入射位置分別與其相鄰的縱橫兩方向的兩根波長轉換光纖的相對位置的差異會導致兩根波長轉換光纖收集到的螢光光子數量有一定差異(即經光電轉換後，輸出脈衝的幅度有一定差異)。通過記錄粒子入射時不同波長轉換光纖層上對應的信號輸出脈衝的平均幅度之比的變化，實現β表面汙染的位置分辨測量。
[0028]2)探測器的靈敏度及光收集效率高
[0029]光子在塑料閃爍體中的衰減與傳播距離呈指數分布，即能夠被收集到的光子數量是與光收集元件距離射線入射點的距離有關，因此在探測器的縱橫兩個方向上設置波長轉換光纖，可提高探測器的靈敏度。
[0030]另外，對於相對較薄的大面積塑料閃爍體，不管是否在有機玻璃的上表面設光反射層，都會有部分閃爍光從塑料閃爍體的側面出射，因此，將波長轉換光線布設於塑料閃爍體內部，可以顯著提高探測器的光收集效率及探測器的靈敏度，同時也可以更好的獲得β汙染的位置信息。
[0031 ] 3 )可給出β放射性表面汙染的總活度
[0032]用已知活度的β放射源得到在探測器的不同位置處進行探測效率曲線的刻度，得到不同位置處探測器的探測效率曲線，因此，探測器在判斷出β表面汙染位置的基礎上，通過對不同位置的探測效率加權求出β表面汙染的總活度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是β表面汙染位置分辨探測器示意圖；
[0034]其中I是有機玻璃，2是塑料閃爍體，3是光電倍增管，4是光學接頭，5是波長轉換光纖
[0035]圖2是β表面汙染位置分辨探測器縱向剖面示意圖；
[0036]其中I是有機玻璃，2是塑料閃爍體，6是光學膠水，7是橫向波長轉換光纖，8是入射窗；
[0037]圖3是β表面汙染位置分辨探測器橫向剖面示意圖；
[0038]其中I是有機玻璃，2是塑料閃爍體，6是光學膠水，8是入射窗，9是縱向波長轉換光纖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步闡述。
[0040]實施例1
[0041]β表面汙染位置分辨探測器，如圖1所示，該探測器包括入射窗、波長轉換光纖5、塑料閃爍體2、有機玻璃1、光電倍增管3，其中塑料閃爍體2和有機玻璃I緊密貼合，塑料閃爍體2位於有機玻璃I的下方，入射窗位於塑料閃爍體2的下表面；
[0042]波長轉換光纖5並排、等間距地分布在有機玻璃I和塑料閃爍體2的縱橫兩個方向上，其中在縱方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體2下方的凹槽內；在橫方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體2和有機玻璃I之間的凹槽內；縱橫兩個方向上的波長轉換光纖5將塑料閃爍體2劃分為若干個面積和形狀相同的區域單元。波長轉換光纖5分別通過光學接頭4與光電倍增管3連接，光電倍增管3將波長轉換光纖5輸出的光信號轉換為電信號，該電信號經過前置放大器和線性放大器放大後被轉換為幅度可以滿足模數採集器要求的模擬信號；同時，前置放大器輸出的信號時間信息被依次引入甄別器、符合器，符合器的輸出信號被引入模數採集器並作為模數採集器的觸發信號。
[0043]圖1所示的塑料閃爍體2的厚度為1.5mm,有機玻璃I的厚度為3mm，有機玻璃I的上表面、塑料閃爍體2與有機玻璃I緊密貼合後的側壁上設有光學鏡面反射層，以提高光收集效率，縱、橫兩個方向上的波長轉換光纖的數量均為3條，直徑為1mm。塑料閃爍體和有機玻璃縱橫兩個方向的長度分別為40cm、30cm。
[0044]圖2是β表面汙染位置分辨探測器縱向剖面示意圖；
[0045]圖3是β表面汙染位置分辨探測器橫向剖面示意圖；
[0046]利用該探測器進行β表面汙染進行監測的方法和原理為:
[0047](I)順序選取β表面汙染位置分辨探測器的塑料閃爍體上被波長轉換光纖劃分的若干個面積和形狀相同的區域單元中的每一個區域單元；在該區域單元內的塑料閃爍體的表面上移動β放射源，同時測量β放射源處於該區域單元的不同位置時，圍成該區域單兀的兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度和兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度；根據兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度比、β放射源距兩根橫向波長轉換光纖中的一根的距離作出橫向幅度比與相對距離的標準曲線；根據兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度比、β放射源距兩根縱向波長轉換光纖中的一根的距離作出縱向幅度比與相對距離的標準曲線；
[0048](2) β放射性表面汙染的測量
[0049]利用β表面汙染位置分辨探測器對β放射性表面汙染源進行測量，首先監測每根波長轉換光纖輸出的信號幅度，根據信號的強弱初步確定β放射性表面汙染源所在的區域單元，然後再測量該區域單元內的兩根橫向波長轉換光纖的信號幅度比、兩根縱向波長轉換光纖的信號幅度比，分別代入步驟(I)中所述的相應的橫向幅度比與相對距離的標準曲線和縱向幅度比與相對距離的標準曲線，得到β放射性表面汙染源的準確位置。
[0050]利用該探測器進行β表面汙染探測的準確度高，以用於β表面汙染的位置分辨測量。
[0051]實施例2
[0052]與實施例1所用的探測器和測量方法相同，不同的是，有機玻璃的厚度為5mm，且波長轉換光纖在橫方向上並排、等間距地嵌在塑料閃爍體下方的凹槽內；在縱方向上並排、等間距地嵌在塑料閃爍體和有機玻璃之間的凹槽內；縱橫兩向上的波長轉換光纖將塑料閃爍體劃分為若干個面積和形狀相同的區域。
[0053]實施例3
[0054]與實施例1所用的探測器和測量方法相同，不同的是，縱橫兩向的波長轉換光纖分別為4條和5條。
【權利要求】
1.β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，該探測器包括入射窗、波長轉換光纖、塑料閃爍體、有機玻璃、光電倍增管，其中塑料閃爍體和有機玻璃緊密貼合，塑料閃爍體位於有機玻璃的下方，入射窗位於塑料閃爍體的下表面； 所述的波長轉換光纖並排、等間距地分布在有機玻璃和塑料閃爍體的縱橫兩個方向上，其中在縱方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體下方的凹槽內；在橫方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體和有機玻璃之間的凹槽內；縱橫兩個方向上的波長轉換光纖將塑料閃爍體劃分為若干個面積和形狀相同的區域單元； 所述波長轉換光纖分別通過光學接頭與光電倍增管連接，光電倍增管將波長轉換光纖輸出的光信號轉換為電信號，該電信號經過前置放大器和線性放大器放大後被轉換為幅度可以滿足模數採集器要求的模擬信號；同時，前置放大器輸出的信號時間信息被依次引入甄別器、符合器，符合器的輸出信號被引入模數採集器並作為模數採集器的觸發信號。
2.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述塑料閃爍體的厚度為1.5mm。
3.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述有機玻璃的厚度為3?5mm。
4.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述的有機玻璃的上表面設有光學鏡面反射層，以提高光收集效率。
5.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述的塑料閃爍體與有機玻璃緊密貼合後的側壁上設有光學鏡面反射層，以提高光收集效率。
6.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述縱向上波長轉換光纖的數量為2條以上，橫向上波長轉換光纖的數量為2條以上。
7.根據權利要求1所述的β表面汙染位置分辨探測器，其特徵在於，所述的波長轉換光纖並排、等間距地分布在有機玻璃和塑料閃爍體的縱橫兩個方向上，其中在橫方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體下方的凹槽內；在縱方向上，波長轉換光纖並排、等間距地嵌在塑料閃爍體和有機玻璃之間的凹槽內；縱橫兩向上的波長轉換光纖將塑料閃爍體劃分為若干個面積和形狀相同的區域。
【文檔編號】G01T1/169GK203673074SQ201320881054
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】曲延濤, 劉陽, 王仲文, 陳凌, 王惠 申請人:中國原子能科學研究院