一种测氡仪及其校准方法技术

本发明专利技术属于测氡仪技术领域，公开了一种测氡仪及其校准方法。它主要是解决现有校准方法存在耗费大量时间人力物力的问题。它的主要特征是：在现有测氡仪控制电路中增加与信号滤波电路连接的单片机控制电路，单片机控制电路通过程序算法得出核脉冲信号的峰值，转换成能谱信号，在显示屏或显示界面上显示；在闪烁室顶盖外壳内安装一标准的α电镀源，确定α粒子的标准计数值和标准道址数，调节高压使道址数与标准道址数相同或相近，调节阈值电压使计数值与标准计数值相同或相近，即完成参数调试。本发明专利技术的方法克服了外界环境温湿度变化对仪器调试产生的影响，增强了仪器的准确性和一致性，节省了仪器的调试时间。

【技术实现步骤摘要】
一种测氡仪及其校准方法
本专利技术属于测氡仪
，具体涉及一种测氡仪及其校准方法。
技术介绍
空气中的有害气体是损害人体健康的主要因素，随着人们生活水平的提高，空气中，尤其是室内空气中的氡气的含量是否符合国家标准越来越受到人们的重视，仪器能否准确的测出空气中氡的含量成为了人们更加关心的问题，国家也为此颁布了相应的检测标准—《GB/T14582-1993环境空气中氡的标准测量方法》。目前，主流的测氡气的方法有电离室法、闪烁室法、双滤膜法、活性炭法等，而闪烁室法由于其低成本和高效率在我国应用较为广泛，我国大多数的测氡仪是根据闪烁室法的原理进行研制和工作的。闪烁室法测氡仪的基本原理是先对环境中的气体进行抽取采集，让环境气体充分充满在闪烁室内，然后进行密封，闪烁室内采样气体中的氡气发生衰变释放出α粒子，衰变产生的α粒子打在闪烁室内壁的闪烁体上产生光子，光子进入到闪烁室内的光电倍增管的光阴极，光阴极将光子转化为光电子，光电子在光电倍增管的电场作用下沿电场反方向运动，依次通过各级的打拿极（倍增电极）进行级联放大，放大后的电子最终被光电倍增管的阳极吸收产生一个负脉冲信号。后端电路对负脉冲信号进行滤波和放大后，通过电压比较器进行阈值触发或者对脉冲信号进行数字化处理后通过程序进行阈值判断来识别氡气衰变产生的脉冲信号，对脉冲信号进行计数，可以得出一定体积的环境气体中氡气衰变释放出α粒子的数量，从而计算出环境空气中氡气的浓度。光电倍增管上的高压决定了光电子在光电倍增管内倍增的倍数，从而影响核脉冲幅度的大小和稳定性；对脉冲信号进行判别的阈值大小决定了能否将核脉冲信号和本底噪声准确的区分开，同时对于较弱的核脉冲信号不会漏记；因此能否准确的设置光电倍增管的高压和对核脉冲信号判别的阈值这两种参数决定了一台测氡仪的探测效率以及探测的准确度。在测氡仪参数调试过程中，为找到光电倍增管最佳放大效果时的电压值，常用方法是对测氡仪高压值在0V~800V区间每间隔一定的电压间隔设置一次高压，如每间隔40V测量一次，共测量20个点，每个点抽气1分钟，测量5分钟，共6分钟，20个点需要120分钟测量时间来确定高压值。对空气中的氡气进行测量，测量的计数值可反映光电倍增管的放大倍数，根据不同电压处计数值所得到的拟合曲线，可以找到光电倍增管处于最佳工作状态时的电压值。但该方法由于需要多次测量会耗费大量时间，并且每个光电倍增管受生成材料和加工工艺的影响，最佳放大区域具有一定随机性，因此每一台测氡仪都需要使用该方法进行参数调试，在实际生产过程中耗费大量时间人力物力。在进行阈值调试过程中，为了防止噪声信号超过阈值被误计为核脉冲信号，通常在保证探测效率的情况下尽量将阈值升高，由于没有明确的参考数据，通常只能凭借经验值多次测量找出一个近似合适的数值，这种粗调的方法会造成部分能量较弱的核脉冲信号漏计，使测量不准确，测量效率偏低。综上而言，现有的测氡仪参数调试方法复杂，耗时多，准确性差，大多根据一些测量数据进行主观上的判断，调试时环境温湿度对仪器参数影响较大，仪器一致性差。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种测氡仪及其校准方法。本专利技术测氡仪所采用的技术方案为：一种测氡仪，包括闪烁室顶盖外壳、闪烁室顶盖、闪烁室底盖外壳、隔板、光电倍增管和测氡仪控制电路，所述控制电路包括调节光电倍增管的高压电路、处理核脉冲信号的信号滤波电路、以及对核脉冲信号进行计数的计数电路，计数电路与信号滤波电路连接，其特征在于，所述测氡仪控制电路中还包括与信号滤波电路连接的单片机控制电路，单片机控制电路通过程序算法得出核脉冲信号的峰值，转换成能谱信号，在显示屏或显示界面上显示；所述单片机控制电路采用具有AD和DA功能的单片机。进一步地，测氡仪中所述的测氡仪控制电路还包括电源电路、电压监测电路、通信电路和存储电路；其中，所述信号滤波电路输入端与光电倍增管的输出端连接，输出端与计数电路和单片机控制电路并接；所述单片机控制电路分别与存储电路、通信电路、计数电路、电压监测电路和高压电路电连接；所述高压电路与光电倍增管电连接。进一步地，测氡仪中所述的单片机为stm32系列或STC系列的单片机。进一步地，测氡仪中所述的电源电路由电源芯片及其外围元器件构成；高压电路由运算放大器芯片、高压模块及其外围元器件构成；电压监测电路由运算放大器芯片及其外围元器件构成；通信电路包括由串口芯片及其外围元器件构成的串口通信电路，由USB转串口芯片及其外围元器件构成的USB转串口通信电路，由蓝牙模块构成的蓝牙通信电路；存储电路由存储芯片及其外围元器件构成；单片机为stm32系列或STC系列的单片机。进一步地，测氡仪中所述的串口芯片的型号为ST3232BDR，USB转串口芯片的型号为CP2102，蓝牙模块的型号为HC-05，存储芯片的型号为FM25CL64。本专利技术校准方法所采用的技术方案为：一种用于校准测氡仪的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在闪烁室顶盖外壳内安装一标准的α电镀源，将闪烁室顶盖外壳与闪烁室底盖外壳合拢封闭；（2）根据α电镀源的放射性活度确定α粒子的标准计数值，根据α电镀源释放出α粒子的能量确定能谱信号在谱线横坐标的标准道址数；（3）通过高压电路调节光电倍增管的电压，使调试过程中能谱信号在显示屏或显示界面上谱线横坐标的道址数与标准道址数相同或相近，即完成光电倍增管高压的参数调试；（4）通过调节计数电路的阈值电压，使调试过程中α粒子显示屏或显示界面上的计数值与标准计数值相同或相近，即完成光电倍增管阈值电压的参数调试。进一步地，校准方法中所述第（3）步骤为：（3）通过高压电路调节光电倍增管的电压，使调试过程中能谱信号在显示屏或显示界面上谱线横坐标的道址数与标准道址数相同或相近，完成光电倍增管高压的初次参数调试；观察1分钟，再次使调试过程中能谱信号在显示屏或显示界面上谱线横坐标的道址数与标准道址数相同或相近；如此反复三到四次即可完成光电倍增管高压的参数调试。进一步地，校准方法中所述第（1）步骤为：（1）在闪烁室顶盖外壳内安装一标准的α电镀源，将闪烁室顶盖外壳与闪烁室底盖外壳合拢封闭；所述的闪烁室顶盖外壳与待校准测氡仪闪烁室顶盖外壳结构相同，闪烁室顶盖外壳与α电镀源构成闪烁室底座；所述闪烁室底盖外壳为待校准测氡仪的闪烁室底盖外壳。进一步地，校准方法中所述第（2）步骤中，α电镀源的放射性活度为15-25Bq，α电镀源释放出α粒子的能量为5MeV~7MeV。进一步地，校准方法中所述第（2）步骤中，α电镀源的放射性活度为20Bq，α电镀源释放出α粒子的能量为6MeV。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的测氡仪及其校准方法，创新的采用了标准的α电镀源作为参考源对测氡仪进行标定，采用能谱的方法能快速对测氡仪的放大倍数以及计数值进行直观的显示，从而给参数调节提供依据，使生产过程中不同测氡仪对核信号的放大倍数和计数值保持一致，在提高测氡仪测量准确性情况下，同时也大大缩短了测氡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测氡仪，包括闪烁室顶盖外壳（4）、闪烁室顶盖（2）、闪烁室底盖外壳（7）、隔板（5）、光电倍增管（PMT）和测氡仪控制电路，所述控制电路包括调节光电倍增管（PMT）的高压电路、处理核脉冲信号的信号滤波电路、以及对核脉冲信号进行计数的计数电路，计数电路与信号滤波电路连接，其特征在于，所述测氡仪控制电路中还包括与信号滤波电路连接的单片机控制电路，单片机控制电路通过程序算法得出核脉冲信号的峰值，转换成能谱信号，在显示屏或显示界面上显示；所述单片机控制电路采用具有AD和DA功能的单片机。/n

【技术特征摘要】
1.一种测氡仪，包括闪烁室顶盖外壳（4）、闪烁室顶盖（2）、闪烁室底盖外壳（7）、隔板（5）、光电倍增管（PMT）和测氡仪控制电路，所述控制电路包括调节光电倍增管（PMT）的高压电路、处理核脉冲信号的信号滤波电路、以及对核脉冲信号进行计数的计数电路，计数电路与信号滤波电路连接，其特征在于，所述测氡仪控制电路中还包括与信号滤波电路连接的单片机控制电路，单片机控制电路通过程序算法得出核脉冲信号的峰值，转换成能谱信号，在显示屏或显示界面上显示；所述单片机控制电路采用具有AD和DA功能的单片机。


2.根据权利要求1所述的一种测氡仪，其特征在于，所述的测氡仪控制电路还包括电源电路、电压监测电路、通信电路和存储电路；其中，所述信号滤波电路输入端与光电倍增管（PMT）的输出端连接，输出端与计数电路和单片机控制电路并接；所述单片机控制电路分别与存储电路、通信电路、计数电路、电压监测电路和高压电路电连接；所述高压电路与光电倍增管（PMT）电连接。


3.根据权利要求1或2所述的一种测氡仪，其特征在于，所述的单片机为stm32系列或STC系列的单片机。


4.根据权利要求2所述的一种测氡仪，其特征在于，所述的电源电路由电源芯片及其外围元器件构成；高压电路由运算放大器（U13A）、高压模块（P7）及其外围元器件构成；电压监测电路由运算放大器芯片（U13B）及其外围元器件构成；通信电路包括由串口芯片（U8）及其外围元器件构成的串口通信电路，由USB转串口芯片（U14）及其外围元器件构成的USB转串口通信电路，由蓝牙模块（U2）构成的蓝牙通信电路；存储电路由存储芯片（U3）及其外围元器件构成；单片机为stm32系列或STC系列的单片机。


5.根据权利要求4所述的一种测氡仪，其特征在于，所述的串口芯片（U8）的型号为ST3232BDR，USB转串口芯片（U14）的型号为CP2102，蓝牙模块（U2）的型号为HC-05，存储芯片（U3）的型号为FM25CL64。


6.一种用于校准权利要求1所述测氡仪的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦鸣东，汤商，吕明和，皮春辉，贾伟强，刘启军，樊纯頔，刘少政，朱秀彬，李晓琦，
申请(专利权)人：湖北大秦维康检验测试认证有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42