基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀的製作方法

2023-08-07 03:45:26 1

專利名稱：基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，該儀器涉及一 種可實現稀土產品中α、β總量和鐳、鈾、釷、鉀、稀土本身放射性含量檢測及其活度分析 的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀。
背景技術：
稀土是寶貴的戰略資源，有「工業味精」、「新材料之母」之稱，廣泛應用於尖端科技 領域和軍工領域。經過近60年的科技攻關和發展建設，我國的稀土產業發展成就顯著，已 成為全球最大的稀土資源、生產、應用和出口國。由於稀土原料產地的不同，樣品純度的高低，稀土深加工工藝上的差別，使稀土產 品中混入的放射性核素種類也各不相同，因此，稀土產品的放射性檢測顯得尤為重要。當前 稀土產品的放射性檢測一般都需要經過幾個不同的儀器進行測量，才能確定該產品是否合 格。這樣不便於現場操作，從某種程度上講，也不便於提高工作效率。另外，目前的Y能譜 儀也難以給出稀土本身放射性元素的放射性。這也不便為不合格產品後續加工的工藝設計 提供依據。

發明內容
本發明的目的在於克服上述技術不足的要求，提供一種基於複合探測器多功能的 稀土產品放射性檢測儀，該儀器通過一次測量得出的譜線具有如下信息總α、總β、鐳、 鈾、釷、鉀以及稀土本身元素的放射性含量。通過儀器給出的信息，首先可以根據總α +總 β是否小於lBq/g，判斷所測樣品是否符合要求；其次是通過不合格樣品的譜線，以確定所 測樣品中的放射性核素種類和含量；另外測量譜線，還可以給出稀土本身放射性元素的放 射性含量及核素種類。基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀針對目前稀土產品出口市場的 要求α總+總β < lBq/g。將測量總α +總β、Y能譜及稀土元素本身放射性的功能復 合到一體，構成一個既可甄別稀土產品的放射性是否符合要求，又可為不符合要求的稀土 產品提供其中的放射性核素的種類和含量，為不合格產品後續加工的工藝設計提供依據。 並且該儀器還具有結構合理、功耗低、使用方便等的優點。為了達到上述發明目的，採用的技術方案是一種基於複合探測器多功能的稀土產 品放射性檢測儀，其特徵在於該儀器是由複合探測器、信號調理整形模塊、鉛室、多道數據 採集分析模塊、低功耗電源管理模塊和人機接口模塊組成；該儀器實現稀土產品中α、β 總量和鐳、鈾、釷、鉀、稀土本身放射性含量檢測及其活度分析。按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述複合探測器由NaI(Tl)晶體、塑料閃爍體和光電倍增管相連組成，複合探測器與信 號調理模塊相連；所述複合探測器與信號調理模塊放在鉛室裡；所述的複合探測器經信號 調理整形模塊與多道數據採集分析模塊相連接；所述的微處理器分別與多道數據採集分析模塊和人機接口模塊相連接，微處理器通過USB接口與計算機進行相連。按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的複合探測器是將Nal(Tl)晶體、塑料閃爍體、光電倍增管和樣品盒這幾個部分用 一根中心軸相連；按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的複合探測器結構分為上下兩部分，其中上半部分由Nal(Tl)探測器與信號調理 模塊組成，而且信號調理整形模塊位於探測器最上方。下半部分是樣品盒與探測a、0射 線的閃爍探測器，並且樣品盒在上方；按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的結構中，複合探測器上半部分的Nal(Tl)探測器、信號調理模塊和中心軸是固定 在一起的，不能活動。複合探測器下半部分的樣品盒與探測a、0射線的閃爍探測器固定 在一起。複合探測器的整個下半部分是活動的，可以自由拆卸；按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的儀器有兩個探頭組合成一個複合探頭，多道數據採集和分析模塊只有一個；按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述儀器的複合探測器和信號調理模塊放在鉛室內，多道脈衝幅度分析器、多道數據採 集分析、低功耗電源管理及人機接口模塊構成的機身在鉛室外，兩者通過通訊電纜線相連。按照本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於該儀器可以同時測量a、0總量及、能譜，通過一次測量，能夠給出a、0的總量、鐳、 鈾、釷、鉀以及稀土本身放射性元素的含量。通過上面的敘述可以看出，本發明具有以下優點在結構設計上，採用複合探頭， 方便現場操作和維護；在系統設計上，採用高靈敏度的Nal(Tl)晶體和塑料閃爍體；在系統 功能上，該儀器通過一次測量，就可以給出a、0的總量、鐳、鈾、釷、鉀以及稀土本身放射 性元素的含量；在系統性能上，採用低功耗電源設計方案，並使用最新的0LED顯示技術；該 儀器留有USB接口，方便與計算機的後臺資料庫相連接，以便數據的二次分析。


圖1為本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀的模塊連 接原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述圖1為本發明提供的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀的模塊連 接原理圖。如圖中所示，基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在於包 括複合探測器、信號調理模塊、鉛室、多道脈衝幅度分析器、多道數據採集分析模塊、低功耗 電源管理模塊和人機接口模塊；所述複合探測器由高靈敏度的Nal(Tl)晶體、塑料閃爍體、 光電倍增管和樣品盒相連組成；所述的複合探測器與信號調理模塊相連，並且放在鉛室內； 所述的多道數據採集分析模塊通過通訊電纜與信號調理模塊和複合探測器相連；所述微處 理器分別與多道數據採集分析模塊、人機接口和USB接口模塊相連；所述複合探測器，外面包裹有磁屏蔽材料。所述基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀採用金金屬外
tJXi O 使用時，通過複合探測器探測α、β、Y與物質作用發生的電磁輻射而產生電信 號的強度，通過多道數據採集分析模塊確定α、β、Y放射性有無異常；並且給出α、β的 總量值、鐳、鈾、釷、鉀以及稀土本身放射性元素的含量，達到對稀土出口產品是否符合要求 的篩檢。同時該儀器通過一次測量也可以給出不合格稀土產品中放射性元素的含量，為不 合格稀土產品返工設計工藝流程提供方便和依據。在電路功能上主要完成放射性測量和譜數據分析。在放射性測量方面，由於各種 射線與物質發生作用時會發生電磁輻射，通過複合探測器把這個電磁輻射轉換成微弱的電 訊號。然後通過後續電路，對這個微弱的電訊號進行整形放大，使之成為一個電脈衝信號後 進入多道數據採集分析模塊。通過控制電路控制多道脈衝幅度分析模塊進行工作，把不同 幅度的模擬信號轉換成對應的數位訊號，這個數字代表一個道地址，以道地址作為存儲器 的地址碼記錄脈衝數，各道地址的記數就可以把脈衝幅度的分布情況表現出來。而幅度信 號大小為各元素輻射能量不同的表現，相應道址的計數代表相應能量的輻射強度。多道數 據進入微處理器後，可以通過軟體調用，對數據進行分析處理，數據保存及輸出等。在譜數 據分析方面，鐳、鈾、釷、鉀按照常規的方法進行處理，需要特殊處理的是總α、總β和稀土 本身放射性元素的譜線處理。這裡的總α、總β數據沒有按照其幅度的大小來確定道址， 而是事先給定了道址，該道址是Y譜中沒有使用的道址。另外，與Y譜道址有衝突的稀土 本身放射性元素，也作了相同的處理。在物理結構上，採用複合探頭，將原本需要2到3次的測量，變成一次測量就可以 完成；為了避免環境因素的影響，採用在鉛室中測量的方式，可以提高測量數據的真實性和 準確性；為了避光、避磁、避電場等的要求，探頭結構採用金屬外殼；同時，為了滿足現場長 時間連續性工作的需求，在系統設計上採用低功耗電源管理方案。對複合探測器的靈敏度主要取決與核輻射探測器，為了滿足現場工作靈敏的要 求，通常選用尺寸比較大的NaI (Tl)晶體和塑料閃爍體；同時，該探測器受環境因素影響比 較大，在結構設計上，採用在鉛室內測量，同時結構上還考慮到避光、避磁的設計；考慮到復 合探測器在工作時樣品更換的方便，結構設計中將樣品盒與閃爍體探測器組合成暗盒，更 換樣品時，只要更換暗盒即可；並且暗盒是可以密封的，因此可以直接用暗盒進行封樣 』考 慮溫度影響時，在採取隔溫設計的同時，在電路上採用了溫度補償設計，同時採用硬體和軟 件相結合的穩譜技術，消除溫度以及其它因素對複合探測器的影響。該基於複合探測器多 功能的稀土產品放射性檢測儀既可在現場進行數據的初步分析處理，還可通過USB接口把 測量數據信息傳遞給計算機，由計算機對數據進一步進行分析處理。雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域普通技術人員在所附權利要 求的範圍內不需要創作性勞動就能作出的各種變形或修改仍屬本專利的保護範圍。
權利要求
一種基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在於該儀器是由複合探測器、信號調理整形模塊、鉛室、多道數據採集分析模塊、低功耗電源管理模塊和人機接口模塊組成；該儀器實現稀土產品中α、β總量和鐳、鈾、釷、鉀、稀土本身放射性含量檢測及其活度分析。
2.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述複合探測器由Nal(Tl)晶體、塑料閃爍體和光電倍增管相連組成，複合探測器與信 號調理模塊相連；所述複合探測器與信號調理模塊放在鉛室裡；所述的複合探測器經信號 調理整形模塊與多道數據採集分析模塊相連接；所述的微處理器分別與多道數據採集分析 模塊和人機接口模塊相連接，微處理器通過USB接口與計算機進行相連。
3.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的複合探測器是將Nal(Tl)晶體、塑料閃爍體、光電倍增管和樣品盒這幾個部分用 一根中心軸相連。
4.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的複合探測器結構分為上下兩部分，其中上半部分由Nal(Tl)探測器與信號調理 模塊組成，而且信號調理整形模塊位於探測器最上方。下半部分是樣品盒與探測a、0射 線的閃爍探測器，並且樣品盒在上方。
5.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的結構中，複合探測器上半部分的Nal(Tl)探測器、信號調理模塊和中心軸是固定 在一起的，不能活動。複合探測器下半部分的樣品盒與探測a、0射線的閃爍探測器固定 在一起。複合探測器的整個下半部分是活動的，可以自由拆卸。
6.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述的儀器有兩個探頭組合成一個複合探頭，多道數據採集和分析模塊只有一個。
7.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於所述儀器的複合探測器和信號調理模塊放在鉛室內，多道脈衝幅度分析器、多道數據採 集分析、低功耗電源管理及人機接口模塊構成的機身在鉛室外，兩者通過通訊電纜線相連。
8.根據權利要求1所述的基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，其特徵在 於該儀器可以同時測量a、0總量及、能譜，通過一次測量，能夠給出a、0的總量、鐳、 鈾、釷、鉀以及稀土本身放射性元素的含量。
全文摘要
本發明公開了一種基於複合探測器多功能的稀土產品放射性檢測儀，該儀器可以用於稀土產品放射性監測，它包括複合探測器、信號調理模塊、鉛室、多道數據採集分析模塊、計算機數據分析管理模塊和低功耗電源管理等模塊。其中複合探測器部分分別是由測α、β總量探測器和測γ能譜探測器組合成為一體。該儀器可以同時測量α、β總量及γ能譜，並且該儀器可以通過一次測量，給出α、β的總量、鐳、鈾、釷、鉀以及稀土本身放射性元素的含量。將當前需要通過幾個儀器和幾次測量才能實現的功能，通過該儀器一次測量就可以實現。該儀器在稀土行業的放射性檢測方面有著廣闊的應用前景，具有結構簡單合理、性價比高、功耗低、功能強大、使用方便等優點。
文檔編號G01T1/167GK101858985SQ20101012700
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月18日 優先權日2010年3月18日
發明者丁衛撐, 劉易, 周偉, 周建斌, 張海微, 方方, 段小娟, 王敏, 閆萍, 黃洪全 申請人:成都理工大學