采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置及方法制造方法及图纸

采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置及方法，包括测量腔、CMOS图像传感器、闪烁体材料片、金属层、高压模块、氡室、第一电磁阀、第二电磁阀、气泵及CMOS图像传感器连接线。CMOS图像传感器安装在测量腔内，闪烁体材料片覆盖于CMOS图像传感器的玻璃层外，闪烁体材料片的表面蒸镀金属层，高压模块与测量腔筒体连接，第一气管阀门、第一电磁阀、氡室依次连接，第二气管阀门、第二电磁阀、气泵依次连接，气泵的另一端与氡室连接。本发明专利技术通过COMS图像传感器测量氡浓度，且不需要剥去COMS图像传感器表面的玻璃层，延长COMS图像传感器使用寿命，节省了测量成本；通过闪烁体材料片和金属层连续实现氡衰变α粒子的检测，使得氡测量数据更加稳定、准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置及方法


[0001]本专利技术涉及核辐射探测
，特别是一种采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置及方法。

技术介绍

[0002]氡是最重要的天然辐射来源，Rn
‑
222及其子体均为放射性元素，吸入后对人体呼吸系统产生内照射。因此，研究氡的测量方法和改进测量技术对于氡的辐射防护非常重要。
[0003]现有进行氡浓度的静电收集测量时，当利用CMOS图像传感器进行氡浓度测量的情况下，由于CMOS图像传感器表面的玻璃层阻挡了对α粒子的探测，因此通过收集CMOS图像传感器测量的β和γ射线的粒子数量来确定氡的浓度，例如中国专利技术专利公开号为CN113885068A和公开号为CN113625327A。然而静电收集的氡子体衰变发射的α粒子有约50%的探测效率，对β和γ射线的粒子的探测效率较低，故而直接氡子体衰变发射的α粒子有助于提高对氡浓度的测量。
[0004]但是由于CMOS图像传感器表面的玻璃层的阻挡，难于直接使用该型传感器来直接测量α粒。故如何实现采用CMOS图像传感器进行氡浓度的准确测量且低成本是需要进行研究的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置及方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置，包测量腔、CMOS图像传感器、闪烁体材料片、金属层、高压模块、氡室、第一电磁阀、第二电磁阀、气泵及CMOS图像传感器连接线。
[0007]测量腔下部的筒壁上设有第一气管阀门及第二气管阀门，CMOS图像传感器安装在测量腔的端盖内侧上，闪烁体材料片覆盖于CMOS图像传感器的玻璃层外，闪烁体材料片的表面蒸镀一层金属层，高压模块的高压输出端通过高压线与测量腔筒体内的侧壁相连接地端与金属层连接，第一气管阀门通过管道与第一电磁阀连接，第一电磁阀的另一端通过管道与氡室连接，第二气管阀门通过管道与第二电磁阀连接，第二电磁阀的另一端通过管道与气泵连接，气泵的另一端通过管道与氡室连接，CMOS图像传感器连接线一端与CMOS图像传感器连接，另一端与二次仪表连接。
[0008]本专利技术进一步的技术方案是：所述闪烁体材料片选择为一层硫化锌银，所述金属层的厚度为0.1
‑
10微米。
[0009]本专利技术的另一技术方案是：应用于前述采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置的方法，包括如下步骤，开始测量时，先把第一气管阀门及第二气管阀门打开，让Rn
‑
222从氡室内通过气泵抽气通过第二电磁阀进入测量腔后，再由第一气管阀门通过第一电磁阀送回氡室，形成
一个闭合的回路。
[0010]在气泵的作用下，含氡空气进入测量腔，氡在测量腔内衰变产生带正电的Po
‑
218，部分带正电的Po
‑
218进一步衰变产生带正电的Po
‑
214，在测量腔电场的作用下带正电的Po
‑
218和Po
‑
214漂移到金属层，Po
‑
218和Po
‑
214衰变产生的高能α粒子击穿极薄金属层后与闪烁体材料片相互作用，产生光子，被CMOS图像传感器记录下来，再通过CMOS图像传感器连接线传至二次仪表，二次仪表根据高能α粒子产生的亮点数量，得到含氡空气中氡的浓度，计算公式如下：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式（1）中C
Rn
是氡的浓度；N是高能α粒子产生的亮点数量；K是刻度因子，通过实验得到。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有如下特点：本专利技术测量氡浓度的装置结构简单，使用便捷，通过使用廉价的COMS图像传感器测量氡浓度，且不需要剥去COMS图像传感器表面的玻璃层，延长COMS图像传感器使用寿命，极大的节省了测量成本；本专利技术通过闪烁体材料片和金属层连续实现实时检测，监测含氡空气中氡含量的变化情况，利用直接测量α粒子使得氡观测数据更加稳定、准确。
[0012]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的详细结构作进一步描述。
附图说明
[0013]附图1为本专利技术测量氡浓度装置的结构示意图；附图2为CMOS图像传感器、闪烁体材料片与金属层的结构示意图。
具体实施方式
[0014]实施例一，如附图1
‑
2所示，采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置，包括测量腔1、CMOS图像传感器2、闪烁体材料片3、金属层4、高压模块5、氡室6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、气泵9及CMOS图像传感器连接线10。
[0015]测量腔1下部的筒壁上设有第一气管阀门1
‑
1及第二气管阀门1
‑
2，CMOS图像传感器2安装在测量腔1的端盖内侧上，闪烁体材料片3覆盖于CMOS图像传感器2的玻璃层外，闪烁体材料片3选择为一层硫化锌银或其他闪烁体材料片，闪烁体材料片3的表面蒸镀一层极薄的金属层4，金属层4的厚度为0.1
‑
10微米。高压模块5的高压输出端通过高压线与测量腔筒体1内的侧壁相连接地端与金属层4连接，第一气管阀门1
‑
1通过管道与第一电磁阀7连接，第一电磁阀7的另一端通过管道与氡室6连接，第二气管阀门1
‑
2通过管道与第二电磁阀8连接，第二电磁阀8的另一端通过管道与气泵9连接，气泵9的另一端通过管道与氡室6连接，CMOS图像传感器连接线10一端与CMOS图像传感器2连接，另一端与二次仪表（图中未示出）连接。
[0016]实施例二、应用于实施例一的采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置的方法，开始测量时，先把第一气管阀门1
‑
1及第二气管阀门1
‑
2打开，让Rn
‑
222从氡室6内通过气泵9抽气通过第二电磁阀8进入测量腔1后，再由第一气管阀门1
‑
1通过第一电磁阀7送回氡室6，形成一个闭合的回路。
[0017]在气泵9的作用下，含氡空气进入测量腔1，氡在测量腔1内衰变产生带正电的Po
‑
218，部分带正电的Po
‑
218进一步衰变产生带正电的Po
‑
214。由于高压模块5对测量腔1内壁产生高压电，与CMOS图像传感器2外层的金属层之间形成电场，在电场的作用下带正电的Po
‑
218和Po
‑
214漂移到极薄金属层4，Po
‑
218和Po
‑
214衰变产生的高能α粒子击穿极薄金属层4后与闪烁体材料片3相互作用，产生光子，被CMOS图像传感器2记录下来，再通过CMOS图像传感器连接线10传至二次仪表，二次仪表根据高能α粒子产生的亮点数量，得到含氡空气中氡的浓度，计算公式如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置，其特征是：包测量腔、CMOS图像传感器、闪烁体材料片、金属层、高压模块、氡室、第一电磁阀、第二电磁阀、气泵及CMOS图像传感器连接线；测量腔下部的筒壁上设有第一气管阀门及第二气管阀门，CMOS图像传感器安装在测量腔的端盖内侧上，闪烁体材料片覆盖于CMOS图像传感器的玻璃层外，闪烁体材料片的表面蒸镀一层金属层，高压模块的高压输出端通过高压线与测量腔筒体内的侧壁相连接地端与金属层连接，第一气管阀门通过管道与第一电磁阀连接，第一电磁阀的另一端通过管道与氡室连接，第二气管阀门通过管道与第二电磁阀连接，第二电磁阀的另一端通过管道与气泵连接，气泵的另一端通过管道与氡室连接，CMOS图像传感器连接线一端与CMOS图像传感器连接，另一端与二次仪表连接。2.如权利要求1所述的采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置，其特征是：所述闪烁体材料片选择为一层硫化锌银，所述金属层的厚度为0.1
‑
10微米。3.应用于权利要求1或2所述的采用CMOS图像传感器和闪烁材料测量氡浓度的装置的方法，其特征是：包括如下步骤，开始测量时，先把第一气...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭延亮，林芬，谢若梅，易海波，袁帅，胡滔，莫贻香，刘帅彬，李慧颖，陈林泉，孙佳乐，刘志鹏，吴九霖，袁红志，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：