一种α、β平面源检测试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种α、β平面源检测试验装置，包括多丝正比计数器、测控系统和气流系统，所述测控系统包括程控高压电源、前置放大器、主放大器、甄别器、计数器、FPGA现场可编程门阵、单片机和PC计算机，所述多丝正比计数器为腔体结构，所述多丝正比计数器的腔体内通过气流系统充满工作气体，带电α、β粒子通过工作气体后形成脉冲信号，依次经过前置放大器、主放大器、甄别器、计数器和FPGA的反符合处理后，最后送到单片机进行处理。本实用新型专利技术采用的氩

【技术实现步骤摘要】
一种
α
、
β
平面源检测试验装置


[0001]本技术涉及一种α、β平面源检测试验装置，属于质量检测


技术介绍

[0002]α、β放射性平面源在核技术应用、环境检测、检验检疫、公共卫生等系统有较多的应用，具有确定的表面发射率（或放射性活度）量值的α、β放射性平面源被称为标准平面源，是常用的放射性活度测量参考标准之一。
[0003]近年来随着我国核技术应用的日益广泛，尤其是核电的高速发展，包括放射性平面源在内的各种放射源的使用也明显增加，放射源的质量管理也显得越来越重要，由于无相应的商品化仪器，自行研制也存在较大的技术难度，因而目前我省各计量技术机构均未建立2πα、2πβ粒子发射率标准装置。
[0004]中国计量科学研究院、中国测试技术研究院等少数专业机构对流气式大面积多丝正比计数器开展研究，但是这些装置的技术性能与特点各有所不同，早期制作的多丝正比计数器大多以纯甲烷为工作气体，工作时耗气量低，但由于甲烷是易燃气体，使用时对安全保障要求高。
[0005]根据市场上的粒子发射率装置多丝正比探测器调研，测量2πα/2πβ粒子发射率装置全部采用多丝正比计数器作为探测器，它们都属于流气式探测器，将铍铜丝与镀金钨丝封装在测量腔体里面，引出两个电极，一端为阳极，一端为阴极，当α、β粒子在测量腔体内，因为腔体内有电场，利用氩甲烷气体产生了雪崩和淬灭，这样就产生了核脉冲，核脉冲在经过处理进入计数器，完成了整个的测量过程。
[0006]试验装置对α、β粒子的探测效率与多丝室内工作气体的浓度相关，工作气体浓度保持在饱和状态下就能确保探测效率的稳定，多丝室内工作气体的浓度受到气体向外泄漏与注入量两个因素的影响，当注入量大于等于泄漏量时，气体浓度就能保持稳定，所以简单的方法就是在装置工作时保持较大的气流，但耗费大量工作气体，大大增加了运行成本，也影响实验室环境。同时，传统的铅室屏蔽体，设备笨重，不利于运输、安装、调试。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本技术提供一种α、β平面源检测试验装置，采取的解决方案是优化内部结构设计，将多丝正比室分作上下两部分，分别整体加工，合起来形成一个长方体，样品托盘采用抽屉状设计，试验装置除正面可开启样品抽屉外，其余部分均密闭，使多丝正比室在工作状态下形成相对密封的环境，尽量减少多丝正比室内工作气体的泄漏，实现在微气流下正常稳定的运行。其具体技术方案如下：
[0008]一种α、β平面源检测试验装置，包括多丝正比计数器、测控系统和气流系统，所述测控系统包括程控高压电源、前置放大器、主放大器、甄别器、计数器、FPGA现场可编程门阵列、单片机和PC计算机，所述多丝正比计数器为腔体结构，所述多丝正比计数器的腔体内通过气流系统充满工作气体，带电α、β粒子通过工作气体后形成脉冲信号，依次经过前置放大
器、主放大器、甄别器、计数器和FPGA的反符合处理后，最后送到单片机进行处理。所述测控系统采用单片机技术，测控一体操作简单、使用方便；所述程控高压电源和甄别器通过PC计算机的程序控制，连续可调；通过FPGA现场可编程门阵列对脉冲信号进行快速反符合处理，稳定可靠。
[0009]只有当腔体内气体达到饱和浓度后，所述试验装置的探测效率才能保持稳定。因此，工作时需要不间断的补充工作气体，通常情况下从开始测量至达到稳定计数需要较长时间，耗气量大，样品测量成本很高。研制探测效率高、稳定性好的大面积流气式多丝正比计数器是试验装置最主要的技术研究内容。所述多丝正比计数器是本试验装置的主要探测器，包括上框、中框和下框，所述上框、中框和下框均以整块铝合金材料加工而成，具有较高的强度。所述上框和中框密封形成主探测器腔室，所述中框和下框密封形成反符合探测器腔室，所述主探测器腔室和反符合探测器腔室内部相互贯通，且皆设置有多丝正比室，所述中框内设置有样品抽屉。
[0010]进一步的，所述气流系统包括进气端和排气端，所述进气端设置有气瓶和进气阀，所述排气端设置有真空泵和和排气阀，所述测控系统通过气路控制板控制气流系统。所述上框设置有连接排气端的排气口，所述下框设置有连接进气端的进气口，所述进气口内部作气流多点分散注入设计，以利于快速扩散均匀。所述样品抽屉关闭后，当排气口与真空泵连接时，所述多丝正比计数器呈全密封状态，以避免工作期间气体的泄漏损失；当排气口与真空泵断开连接时，可向外排放气体。
[0011]为了减少宇宙高能射线对测量数据的影响，本试验装置采用反符合技术，内部设计了两个结构完全一样的多丝正比室，一个做为主探测器，一个做为反符合探测器，两个腔室上下对称，因此电气性能也完全一致。工作气体首先通过进气口进入反符合探测器腔室，然后通过内部气路进入主探测器腔室，最后经排气口排出。
[0012]通常注入工作气体、排除空气、使P
‑
10气体达到饱和浓度都需要较长的时间，为此本试验装置的气流系统加入了抽气与送气双路设计。开机前通过真空泵快速抽空多丝正比室内的空气，在压差下工作气体快速注满，随后装置即可在微气流下稳定运行；微小气流注入相对于大气流不利于快速扩散均匀，由此对多丝正比室内作多点分散注入气路设计。气流系统设计的改进大大缩短了等待时间，提高了工作效率，也减少了工作气体的消耗。
[0013]进一步的，所述多丝正比计数器设置多个传感器，包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，可以保证测量条件的一致性，多个所述传感器通过传感器信号调理电路和ADC模拟数字转换器与测控系统连接。
[0014]进一步的，所述多丝正比室包括阳极丝框架和安装在其表面的阴极丝衬板，所述阴极丝衬板缠绕有等间距、等拉力的铍铜丝，所述阳极丝框架内贯穿设置有等距离平行排布的镀金钨丝，所述铍铜丝和镀金钨丝呈垂直分布。
[0015]进一步的，所述阳极丝框架的两侧开设有若干组相对的阳极丝孔，所述镀金钨丝穿过一组相对的阳极丝孔固定在阳极丝框架内。
[0016]进一步的，所述阳极丝框架外侧开设有走线槽，用于引出镀金钨丝。
[0017]进一步的，所述工作气体采用由90%的氩气和10%的甲烷组成的P
‑
10气体，与纯甲烷相比，安全性相对较高。
[0018]进一步的，所述中框设置有固定样品抽屉的栓扣，且容纳样品抽屉的开口处设置
有密封圈。
[0019]当带电α、β粒子通过工作气体时，在其经过的路径上和工作气体的原子的轨道电子发生库仑作用，它本身会损失一部分能量，而工作气体的原子则会产生电离或激发作用。电离作用使轨道电子获得能量克服原子的束缚而成为自由电子，形成电子
‑
离子对，这种直接作用产生的电子
‑
离子对称为原电离。原电离产生的带电粒子在电场作用下，向两极漂移。在漂移过程中，由于电场加速，电子获得能量，并不断和气体分子发生碰撞，引起离子增殖并被阳极收集，从而在镀金钨丝上形成离子脉冲信号，该信号经过放大、甄别及成型等测控系统的处理后转换为仪器测量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种α、β平面源检测试验装置，其特征在于：包括多丝正比计数器、测控系统和气流系统，所述测控系统包括程控高压电源、前置放大器、主放大器、甄别器、计数器、FPGA现场可编程门阵、单片机和PC计算机，所述多丝正比计数器为腔体结构，所述多丝正比计数器的腔体内通过气流系统充满工作气体，带电α、β粒子通过工作气体后形成脉冲信号，依次经过前置放大器、主放大器、甄别器、计数器和FPGA的反符合处理后，最后送到单片机进行处理；所述多丝正比计数器包括上框（1）、中框（2）和下框（3），所述上框（1）和中框（2）密封形成主探测器腔室，所述中框（2）和下框（3）密封形成反符合探测器腔室，所述主探测器腔室和反符合探测器腔室内部相互贯通，且皆设置有多丝正比室（4），所述中框（2）内设置有样品抽屉（5）。2.根据权利要求1所述的α、β平面源检测试验装置，其特征在于：所述气流系统包括进气端和排气端，所述进气端设置有气瓶和进气阀，所述排气端设置有真空泵和和排气阀，所述上框（1）设置有连接排气端的排气口（7），所述下框（3）设置有连接进气端的进气口（8）。3.根据权利要求1所述的α、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，夏勋荣，邢立腾，姚绍卫，
申请(专利权)人：江苏省计量科学研究院江苏省能源计量数据中心，
类型：新型
国别省市：