本发明专利技术公开了一种低本底的α、β射线探测装置，涉及探测装置技术领域，包括第一射线探测器和第二射线探测器，第一射线探测器的入射窗口上用于放置样品，且第一射线探测器能够探测到样品中的α射线和β射线的径迹，第一射线探测器与第二射线探测器在竖直方向上堆叠设置，且第一射线探测器与样品在竖直方向上堆叠设置。该低本底的α、β射线探测装置能够将样品的α、β射线与环境放射性以及宇宙线本底进行区分，同时实现设备轻量化。同时实现设备轻量化。同时实现设备轻量化。
【技术实现步骤摘要】
一种低本底的
α
、
β
射线探测装置
[0001]本专利技术涉及探测装置
，具体是涉及一种低本底的α、β射线探测装置。
技术介绍
[0002]在核能应用、医疗防控、环境保护及食品安全检测等多个领域，α、β射线的放射性测量都有着广泛的应用需求。多数应用场合中，需要测量的都是具有弱放射性的样品，为了提高测量的灵敏度，此类仪器的核心诉求就是要实现对α、β射线的低本底测量。为此不仅要求仪器自身的材料具有很低的放射性水平，还要求尽可能排除周围环境的放射性和宇宙射线本底的影响；与此同时，也希望仪器能够很好地实现α、β信号的区分，尽量减少二者计数道的相互干扰。
[0003]根据所用的核心探测器的类型来分，目前成熟的α、β射线的低本底测量仪主要有正比计数器、闪烁体型和半导体型三类。然而这三类仪器的共同特点就是仅仅依赖于单路或少量的几路主探测器信号的幅度(电荷)来实现粒子的沉积能量的测量，所能获得的物理信息有限，不仅无法实现目标信号与环境放射性本底(包括宇宙射线)的区分，也容易导致α、β射线计数道的干扰。因此需要设计额外的反符合探测器来排除宇宙线本底，并采用大量的低放射性铅作为屏蔽材料来实现对环境本底的屏蔽，不仅使仪器变得更复杂，也极大增加了其体积和重量，同时因为低放射性铅的稀缺性和昂贵的价格，制约了仪器的大规模制造和应用。
[0004]目前学术界也探索了采用其它类型的具有α、β射线测量能力的探测器。主要包括：采用气体电子倍增器(GEM)探测器来实现位置灵敏的α射线表面污染测量；或是采用气体时间投影室(TPC)探测器来实现α射线、β射线的能量和三维径迹探测。这些方法虽然能够实现很好的α、β射线的区分，但在排除环境放射性和宇宙线本底方面，并没有提出好的解决方案。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种低本底的α、β射线探测装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够将样品的α、β射线与环境放射性以及宇宙线本底进行区分，同时实现设备轻量化。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供了一种低本底的α、β射线探测装置，包括第一射线探测器和第二射线探测器，所述第一射线探测器的入射窗口上用于放置样品，且所述第一射线探测器能够探测到样品中的α射线和β射线的径迹，所述第一射线探测器与所述第二射线探测器在竖直方向上堆叠设置，且所述第一射线探测器与样品在竖直方向上堆叠设置。
[0008]优选地，所述第一射线探测器和所述第二射线探测器的结构相同，且均包括外壳、电场产生元件、多个光电探测器和位置灵敏探测器；所述外壳的上端面开设有所述入射窗口，且所述入射窗口用于支撑样品，并供样品中的α射线和β射线穿过，所述外壳内形成测试
腔体，所述电场产生元件位于所述测试腔体内，且所述电场产生元件内部与所述测试腔体连通，所述电场产生元件内用于形成均匀漂移电场；各所述光电探测器分别固定在所述外壳的内侧壁上，且所述光电探测器位于所述电场产生元件的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间，样品在所述测试腔体内产生的荧光能够穿过所述电场产生元件的镂空部分并被所述光电探测器探测，所述光电探测器用于测量样品中粒子入射的时间零点；所述位置灵敏探测器位于所述外壳上的内底面上，且与所述入射窗口相对，所述位置灵敏探测器用于测量样品中粒子电离信号到达所述位置灵敏探测器平面的时间、位置和幅度。
[0009]优选地，所述第二射线探测器位于所述第一射线探测器上方，所述第一射线探测器的所述入射窗口靠近所述第二射线探测器的入射窗口设置，且所述第一射线探测器的所述入射窗口与所述第二射线探测器的所述入射窗口之间用于放置样品。
[0010]优选地，所述外壳为封闭式壳体。
[0011]优选地，所述外壳的侧壁上开设有通孔，所述通孔能够连通所述外壳内腔与外界，并用于气体流通。
[0012]优选地，所述位置灵敏探测器包括信号读出板、基板、阻性电极和放大器，所述信号读出板包括金属读出电极和基底薄膜，所述金属读出电极固定在所述基底薄膜表面，且所述金属读出电极上远离所述基底薄膜的一侧包覆有绝缘层，所述基底薄膜与所述基板之间粘接固定，所述绝缘层上远离所述金属读出电极的一端与所述阻性电极固定连接，且所述阻性电极用于电连接阳极电位，所述放大器固定在所述阻性电极上远离所述绝缘层的一端，并与所述金属读出电极电连接，所述放大器用于放大电离信号，所述金属读出电极用于读出放大后的电离信号。
[0013]优选地，所述外壳为金属材料制成，且所述外壳的壁厚为1～10cm。
[0014]优选地，所述外壳在对应所述入射窗口的位置开设有安装口，所述入射窗口包括依次叠放且固定连接的支撑网、有机薄膜和阴极薄膜，且所述阴极薄膜靠近所述位置灵敏探测器设置，所述支撑网的外周固定在所述安装口的内壁上，且所述支撑网用于支撑样品，所述有机薄膜用于对所述外壳密封，且所述有机薄膜能够使得α射线和β射线穿过，所述阴极薄膜用于作为所述位置灵敏探测器的阴极。
[0015]优选地，所述有机薄膜厚度为2～10微米，且所述有机薄膜为聚酯薄膜或聚酰亚胺材料制成，所述阴极薄膜为铝制镀层，厚度小于500纳米。
[0016]优选地，所述电场产生元件为镂空印制线路板或串联有加分压电阻的导电线圈，所述光电探测器为硅光电倍增管或雪崩光电二极管。
[0017]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0018]本专利技术提供的低本底的α、β射线探测装置，第一射线探测器的入射窗口上用于放置样品，且第一射线探测器能够探测到样品中的α射线和β射线，且第一射线探测器的入射窗口处即为样品中α、β射线的起点，结合样品中α射线、β射线的入射方向和第一射线探测器和第二射线探测器的相对位置，使得样品中的α射线和β射线仅能通过第一射线探测器的入射窗口进入第一射线探测器内部，且无法穿过第一射线探测器的其他侧壁；第一射线探测器与第二射线探测器沿竖直方向堆叠设置，且第一射线探测器与样品在竖直方向上堆叠设置，进而使得宇宙线本底既能够穿入第一射线探测器，又能穿入第二射线探测器，第一射线探测器和第二射线探测器内均能够探测到宇宙线本底，因此第一射线探测器内既有样品中
α、β射线，也有宇宙线本底，而第二射线探测器内只有宇宙线本底，通过对比第一射线探测器、第二射线探测器内的射线径迹，从而将样品中α、β射线和宇宙线本底进行有效区分，通过比对第一射线探测器和第二射线探测器，在不需要对环境本底进行屏蔽的情况下即可对宇宙线本底和样品中的α射线和β射线进行很好的区分，进而得到样品中α、β射线，可以在极大程度上减少(或避免)使用成本高昂的低放射性铅屏蔽材料，也避免采用额外的宇宙线反符合探测器，降低成本、减小体积和重量。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低本底的α、β射线探测装置，其特征在于：包括第一射线探测器和第二射线探测器，所述第一射线探测器的入射窗口上用于放置样品，且所述第一射线探测器能够探测到样品中的α射线和β射线的径迹，所述第一射线探测器与所述第二射线探测器在竖直方向上堆叠设置，且所述第一射线探测器与样品在竖直方向上堆叠设置。2.根据权利要求1所述的低本底的α、β射线探测装置，其特征在于：所述第一射线探测器和所述第二射线探测器的结构相同，且均包括外壳、电场产生元件、多个光电探测器和位置灵敏探测器；所述外壳的上端面开设有所述入射窗口，且所述入射窗口用于支撑样品，并供样品中的α射线和β射线穿过，所述外壳内形成测试腔体，所述电场产生元件位于所述测试腔体内，且所述电场产生元件内部与所述测试腔体连通，所述电场产生元件内用于形成均匀漂移电场；各所述光电探测器分别固定在所述外壳的内侧壁上，且所述光电探测器位于所述电场产生元件的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间，样品在所述测试腔体内产生的荧光能够穿过所述电场产生元件的镂空部分并被所述光电探测器探测，所述光电探测器用于测量样品中粒子入射的时间零点；所述位置灵敏探测器位于所述外壳上的内底面上，且与所述入射窗口相对，所述位置灵敏探测器用于测量样品中粒子电离信号到达所述位置灵敏探测器平面的时间、位置和幅度。3.根据权利要求2所述的低本底的α、β射线探测装置，其特征在于：所述第二射线探测器位于所述第一射线探测器上方，所述第一射线探测器的所述入射窗口靠近所述第二射线探测器的入射窗口设置，且所述第一射线探测器的所述入射窗口与所述第二射线探测器的所述入射窗口之间用于放置样品。4.根据权利要求2所述的低本底的α、β射线探测装置，其特征在于：所述外壳为封闭式壳体。5.根据权利要求2所述的低本底的α、β射线探测装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志永，封常青，王德毅，潘姜，刘建北，邵明，周意，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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