一種用於環境輻射劑量率監測的探測器的製造方法
2023-10-17 22:56:24
一種用於環境輻射劑量率監測的探測器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於輻射防護領域，提供一種用於環境水平X、γ射線輻射劑量率測量的探測器，包括外殼和高氣壓電離室，所述高氣壓電離室外壁為球形結構，外壁底部設有一方便電離室與探測器內部其它零件連接的端蓋，電離室內部設有和外壁同心的球形內膽，內膽通過絕緣子與端蓋連接。除絕緣子焊接組件外，電離室全部採用鋁或鋁合金材料製作。本發明結構簡單、使用方便，能夠有效解決高氣壓電離室在環境監測中能量下限高的難題，提高該類探測器對低能γ射線的靈敏度，同時提高其能量響應線性和各向同性，提高測量結果的可信度。
【專利說明】—種用於環境輻射劑量率監測的探測器
【技術領域】
[0001]本發明屬於輻射防護領域，涉及一種用於環境水平X、Y射線輻射劑量率測量的探測器。
【背景技術】
[0002]環境輻射劑量率監測是環境監測的一個重要方面，通過監測儀實時監測大氣環境中的X、Y射線(以下簡稱射線)輻射劑量率，獲取大氣環境中放射性物質強度的變化情況，監測大氣環境中放射性物質的異常變化，為環境評估及事故報警提供依據。
[0003]傳統的環境輻射劑量率監測儀主要採用GM管及高氣壓電離室兩種類型的核輻射探測器。其中，GM管因為使用壽命較短、統計漲落大，很少作為精確測量儀表使用。高氣壓電離室由於結構簡單、工作性能穩定、使用壽命長，被廣泛用於環境輻射監測領域。但也存在一定的缺點，絕大多數高氣壓電離室均採用不鏽鋼材料製作，電離室壁材料對低能射線阻擋非常嚴重，導致探測器可測量到的射線能量下限非常高，從而降低了電離室對低能射線的響應。通常不鏽鋼電離室的射線能量測量下限在SOkeV左右，而一些常見的放射性核素如241Am發出的Y射線能量為60keV左右，而且這部分放射性物質對人的傷害也不容忽視。因此，有必要拓寬環境監測用高氣壓電離室的能量下限，加強對中、低能射線的監測。
[0004]採用不鏽鋼材料製作的高氣壓電離室還存在能量響應線性差的缺點，對相同輻射劑量率、不同能量的Y輻射場測量的結果偏差很大，造成測量結果準確度不夠高、數據可靠性差等缺點。一些結構不合理的探測器，還存在各向同性差、電磁兼容性差等缺點，從而限制了高氣壓電離室在環境監測中的推廣。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了克服上述【背景技術】的不足之處，提供一種基於鋁壁高壓氣電離室的環境X、Y輻射劑量率監測的探測器，用以解決高氣壓電離室在環境監測中能量下限高的難題，提高該類探測器對低能Y射線的靈敏度，同時提高其能量響應線性和各向同性，提高測量結果的可信度。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供了一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，包括外殼和高氣壓電離室，所述高氣壓電離室外壁為球形結構，外壁底部設有一方便電離室與探測器內部其它零件連接的端蓋，電離室內部設有和外壁同心的球形內膽，內膽通過絕緣子與端蓋連接。除絕緣子焊接組件外，電離室全部採用鋁或鋁合金材料製作。
[0007]該探測器的高氣壓電離室的外壁為鋁或鋁合金，探測器外殼採用鋁合金或低原子序數的材料製作，能夠有效減少壁材料，包括探測器外殼和高氣壓電離室的外壁，對低能射線的吸收，提高電離室對低能射線的探測效率。
[0008]在上述技術方案中，為了提高探測器各向同性，高氣壓電離室為球形結構，探測器外殼為頂部與電離室同心的半球形封頭的圓柱形結構，使得在探測器的射線接收部分，夕卜殼在電離室上的投影厚度保持一致。[0009]電離室內部充入高純度的氮、氬混合氣體作為工作介質，利用氮氣、氬氣對射線吸收本領的差別，調整高氣壓電離室的能量響應線性，避免了採用單一氣體形成對部分能量的射線靈敏過高的缺點。
[0010]在上述技術方案中，當探測器外殼為絕緣體時，為了提高探測器的電磁兼容性，在殼體表面噴塗有一層導電物質，該物質可以是石墨漆、金屬漆或金屬膜中的一種。
[0011]在上述技術方案中，高氣壓電離室的前置放大電路位於電離室端蓋下方，採用帶乾燥劑的金屬乾燥劑盒密封，便於使絕緣子和前置放大電路的輸入端長期保持乾燥狀態，以維持信號線和地之間的高絕緣電阻，端蓋和乾燥劑盒之間設有一絕緣法蘭過渡連接。
[0012]在上述技術方案中，探測器的電源和信號處理單元可以設於探測器外殼底部安裝的底箱內部，與電離室組成一個一體化結構。由於電源容易對其它信號形成幹擾，在電源和信號處理單元之間用一塊金屬板隔離。
[0013]在上述技術方案中，探測器、信號處理單元和電源也可以採用分離結構，將電源和信號處理單元置於探測器外部單獨的控制箱內，採用導線與探測器連接。一體化的結構方便探測器作為一個獨立設備使用，分離結構便於多個探測器組成一個網絡，信號集中處理顯不O
[0014]本發明基於鋁壁高壓氣電離室的環境X、Y輻射劑量率監測的探測器，結構簡單、使用方便，能夠有效解決高氣壓電離室在環境監測中能量下限高的難題，提高該類探測器對低能Y射線的靈敏度，同時提高其能量響應線性和各向同性，提高測量結果的可信度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明中高氣壓電離室的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明中帶信號處理單元及電源的探測器的結構示意圖。
[0017]圖3為本發明中不帶信號處理單元及電源的探測器的結構示意圖。
[0018]其中:1.高氣壓電離室外壁，2.高氣壓電離室內膽，3.充氣咀，4.端蓋，5.絕緣子，6.外殼，7.絕緣法蘭，8.乾燥劑盒，9.乾燥劑，10.金屬擋板，11.電源，12.接地柱，13.底箱，14.信號處理單元，15.前置放大電路，16.底蓋，17.連接器。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的描述。
[0020]如圖1所示，為本發明中高氣壓電離室的一種實施例。其中，電離室外壁I為鋁或鋁合金材料的球形結構，內膽2為薄壁的鋁或不鏽鋼小球，通過絕緣子5與外壁底部的端蓋4連接，兩個球為同心結構，可以保證探測器探測效率的各向同性。外壁I與端蓋4組成密封體，由設於外壁側面的充氣咀3與外界連接，通過抽氣/充氣裝置將外壁I內部的空氣排盡後，充入高純度的氮、氬混合氣體，再利用熔焊的方法將充氣咀3的端面密封。端蓋4的作用是方便與探測器內部其它零件連接。
[0021]如圖2所示，為本發明中帶信號處理單元及電源的探測器的一種實施例。其中，夕卜殼6上半部分為半球形殼體,下半部分為圓柱形結構,外殼6底部安裝底箱13,外殼6底部採用變徑法蘭結構。這樣接收射線的部分即與電離室外壁齊平的部分可以做得很薄，減少外殼對射線的吸收，底部加厚的部分又能保證探測器整體的強度。為了減少外殼6對低能射線的吸收，外殼6為鋁合金或者低原子序數的材料製作。當6為絕緣體時，在6的表面需噴塗一層導電物質，該物質可以是石墨漆、金屬漆或金屬膜，同時將該導電層與接地柱12連接在一起，可靠接地，避免在探測器表面形成靜電積累。
[0022]如圖2所示的實施例中，前置放大電路15位於電離室端蓋4下方的金屬乾燥劑盒8內，乾燥劑盒8中裝放有乾燥劑9，便於使前置放大電路15和絕緣子5長期保持乾燥狀態，保證器件的絕緣度。電離室端蓋4和乾燥劑盒9之間設有一絕緣法蘭7過渡連接，便於隔離電離室上的高壓。為了便於探測器作為一個獨立設備使用，信號處理單元14和電源11位於外殼6內部，之間有金屬擋板10隔離，以提高探測器的電磁兼容性。電源11設於底箱13內，底箱13上設有接地柱12。
[0023]如圖3所示的實施例中，為了便於多個探測器組成監測網絡，信號集中處理，將圖2中的信號處理單元14和電源11移除，僅保留前置放大電路，將底箱11更換為底蓋16，底蓋16上設有連接器17，前置放大電路輸出的信號通過連接器17輸出至探測器外部的信號處理單元處理，同時，探測器所需的電源由外部設備提供。
【權利要求】
1.一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，包括外殼、高氣壓電離室，其特徵是:所述高氣壓電離室外壁為球形結構，電離室外壁採用鋁或鋁合金製作，外壁底部設有一端蓋，電離室內部設有和外壁同心的球形內膽，內膽為薄壁的鋁或不鏽鋼小球，內膽通過絕緣子與端蓋連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，其特徵是:高氣壓電離室內部所充氣體為高純度的氮氬混合氣，充氣咀位於外壁側面。
3.根據權利要求1所述的一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，其特徵是:所述探測器外殼頂部為球形結構，底部為變徑法蘭的圓柱體結構，外殼採用鋁合金或低原子序數的材料製作，當外殼採用絕緣體材料製作時，表面噴塗有一層導電物質，該物質為石墨漆、金屬漆或金屬膜中的一種。
4.根據權利要求1所述的一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，其特徵是:所述探測器的前置放大電路設於高氣壓電離室端蓋下方的乾燥劑盒內，端蓋和乾燥劑盒之間設有一絕緣法蘭過渡連接。
5.根據權利要求1所述的一種用於環境輻射劑量率監測的探測器，其特徵是:所述探測器外殼內設有信號處理單元和電源，信號處理單元和電源之間通過金屬擋板隔離，所述信號處理單元與前置放大電路相連，電源為探測器供電。
【文檔編號】G01T1/02GK103472476SQ201310420529
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】孫光智, 金坦, 畢明德, 蔡濤, 王明劍, 王東芹, 許滸, 郭智榮, 徐耀偉, 梁雲 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所