一种实时监测卤水中钾浓度的仪表制造技术

一种实时监测卤水中钾浓度的仪表，在探测腔体装有ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁体探测器、β盖革－弥勒计数器，及温度传感器。ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁体探测器、β盖革－弥勒计数器和温度传感器的信号传输端连接仪表主机。本实用新型专利技术所选用的β盖革－弥勒计数器对γ射线不敏感，仅对带电粒子敏感，因此当探测腔体完全浸入卤水后，即便不用铅对β盖革－弥勒计数器屏蔽，也可保证β盖革－弥勒计数器所测量到的射线计数主要来自于卤水中Ｋ－４０所辐射出的β射线，达到了减少宇宙高能射线以及环境辐射本底对测量影响的目的。并且使用β盖革－弥勒计数器降低仪表的造价。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钾浓度的检测仪表，具体说涉及一种用于现场进行实时检 测卤水中钾浓度(g/kg)的仪表。
技术介绍
在盐湖卤水生产钾肥的过程中，首先需要对浓缩池中的湖水日晒蒸发浓缩为钾 浓度在一定范围内的卤水，因此能够对浓缩池中的卤水的钾浓度进行实时监测，对提高 生产效率，节约能耗具有重要的意义。另外，从海水中提取淡化水后，剩余部分盐分浓度增加，被称之为“浓盐 水”。目前1万立方米的海水可以产出5千立方米的淡化水，剩余浓盐水含盐量比普通 海水要高出一倍。浓盐水经再提炼可用于生产原盐使用，剩余的卤水部分还可再用于提 取钾、镁等元素，而这些成分可以作为化学肥料的原料应用于农业。目前我国仅青岛一 市，2010年海水淡化的规模就达到每天18万至20万立方米，到2020年海水淡化规模将 达到每天35万至40万立方米。因此，对卤水开发利用过程中的卤水钾浓度的实时监测，有着重要的意义。但 是目前常用的分析卤水中钾浓度的方法多为重量法、容量法或用离子选择电极、原子吸 收等仪表进行分析，但是这些方式都需要把卤水取样带回实验室后才能进行分析，手续 烦琐，获得结果时间长，不能满足对卤水中钾浓度的实时监测。
技术实现思路
针对现有卤水中钾浓度的仪表及检测方法存在的缺陷，本技术提供一种检 测速度快、检测精度高的实时监测卤水中钾浓度的仪表。解决上述技术问题所采取的具体技术措施是一种实时监测卤水中钾浓度的仪 表，其特征是在探测腔体⑴的中间位置安装有NaI(Tl)闪烁体探测器(2)，在NaI(Tl) 闪烁体探测器(2)的周围均勻对称置有四个β盖革-弥勒计数器，分别为第一 β盖 革-弥勒计数器(4)、第二 β盖革-弥勒计数器(5)、第三β盖革-弥勒计数器(6)、第 四β盖革-弥勒计数器(7)，在NaI (Tl)闪烁体探测器(2)上装有一端封闭圆筒状的铅制 屏蔽⑶，在探测腔体⑴的前端，装有温度传感器(8)，在探测腔体⑴的后端，装有 防水接头(9)，防水接头引出电缆，电缆另一端连接仪表主机(10)。本技术的有益效果由于自然界中存在着大量的高能宇宙射线以及环境辐 射本底，这些都会对单独的Y射线或β射线检测带来干扰，影响测量精度。而本技术则采用一定厚度的铅板对NaI(Tl)闪烁体探测器进行屏蔽，使得 NaI(Tl)闪烁体探测器探测到的Y射线主要来自探测腔体前方的卤水，减少了宇宙高能 射线以及环境辐射本底对测量的影响。同样地，由于需要分析的β射线为最高能量为1.33MeV的连续能谱β射线， 因此对β探测器的射线能量分辨能力要求不是很高，仅要求计数即可，故此选用造价便宜的β盖革-弥勒计数器便可以满足应用的要求，降低仪表的造价。并且本技术所选用的β盖革-弥勒计数器对Y射线不敏感，仅对带电粒子 敏感，而α射线在固体物质中的射程一般只有几微米，完全可以被探测腔体屏蔽，保证 了自然界中α射线对本仪表的测量没有影响；而且最高能量为1.33MeV的连续能谱β射 线的穿透能力要大大低于能量为1.46MeV的Y射线，因此当探测腔体完全浸入卤水后， 即便不用铅对β盖革-弥勒计数器屏蔽，也可保证β盖革-弥勒计数器所测量到的射线 计数主要来自于卤水中Κ-40所辐射出的β射线，达到了减少宇宙高能射线以及环境辐射 本底对测量影响的目的。采用聚四氟乙烯材质来制作探测腔体，则能更好地避免了卤水对仪表表面的腐 蚀，延长仪表的使用寿命。附图说明图1是本技术的仪表结构示意图；图2是图1的A-A视图及与仪表主机的连接示意图；图3是采用两个β盖革-弥勒计数器的仪表结构示意图。图中1探测腔体；2NaI(Tl)闪烁体探测器；3铅制屏蔽；4第一 β盖革-弥勒 计数器；5第二 β盖革-弥勒计数器；6第三β盖革-弥勒计数器；7第四β盖革-弥 勒计数器；8温度传感器；9防水接头；10主机。具体实施方式结合附图详细说明本技术的仪表结构。目前，金属钾已发现的同位素从Κ-32到Κ-55 —共有25种同位素，但是在自然 条件下存在的钾，有三种同位素，分别是Κ-39、Κ-40、Κ-41。其中Κ-39和Κ-41为稳 定性同位素，不具有放射性。而Κ-40则是非稳定性同位素，能够通过衰变放射出最高能 量为1.33MeV的连续能谱β射线和能量为1.46MeV的、射线。而K_40在天然钾中的 丰度为0.012%，是一个恒定的量。这样我们可以通过测量卤水中的Κ-40的多少，进而 推断出卤水中钾元素的浓度来。一种实时监测卤水中钾浓度的仪表，如图1，图2所示探测腔体1为聚四氟乙 烯制成，外观为圆柱体形状，在探测腔体1的中间位置安装有NaI (Tl)闪烁体探测器2， NaI(Tl)闪烁体探测器2具体所包含的NaI(Tl)晶体、光电倍增管、电源电路、信号处理 电路等，已经为行业内人士所共知。NaI(Tl)闪烁体探测器2的功能为当γ射线被NaI(Tl)晶体接收到，使 NaI(Tl)晶体受激产生荧光；该荧光被第一光电倍增管接收到并将之转化为电信号，该电 信号为幅度与入射Y射线能量成一定线性关系的脉冲信号；当该脉冲信号传输到信号处 理电路后，被甄别出对应能量为1.46MeVY射线的脉冲信号，并每秒进行累计计数，该 计数率的多少，反映了 NaI(Tl)晶体在该秒内接收到的1.46MeVY射线的强度。该计数 率信号最终被电缆传输给仪表的主机(10)。NaI(Tl)闪烁体探测器2的电源电路、信号 处理电路可由具有相关核电子学知识的行业内人士，根据所需要实现的具体功能所设计 生产。在NaI(Tl)闪烁体探测器2的周围均勻对称安置着四个β盖革-弥勒计数器， 分别为第一 β盖革-弥勒计数器4、第二 β盖革-弥勒计数器5、第三β盖革-弥勒 计数器6、第四β盖革-弥勒计数器7，β盖革-弥勒计数器所具体包含的β盖革-弥 勒管、电源电路、计数电路等，已经为行业内人士所共知。β盖革-弥勒计数器的作用是将β盖革-弥勒管所接收到的β射线的个数 进行每秒累计。该结果最终由电缆传输给仪表的主机(10)。 β盖革-弥勒计数器的电 源电路、计数电路可由具有相关核电子学知识的行业内人士，根据所需要实现的具体功 能所设计生产。在NaI(Tl)闪烁体探测器2的周围，除了 γ探测器前端的位置，包裹有一定厚 度、成一端封闭圆筒状的铅制屏蔽3，用来屏蔽自然界中的高能宇宙射线，减少自然界中 高能宇宙射线对测量精度的影响。在探测腔体1的前端，装有温度传感器8，温度传感器8的检测温度的部分，裸 露于探测腔体表面。在探测腔体1的后端，装有防水接头9，有电缆从防水接头引出，为NaI(Tl) 闪烁体探测器2、第一 β盖革-弥勒计数器4、第二 β盖革-弥勒计数器5、第三β 盖革-弥勒计数器6、第四β盖革-弥勒计数器7、温度传感器8提供工作电源，并将 NaI(Tl)闪烁体探测器2、第一 β盖革-弥勒计数器4、第二 β盖革-弥勒计数器5、第 三β盖革-弥勒计数器6、第四β盖革-弥勒计数器7、温度传感器8的信号传输给仪 表主机10。该电缆的选型，可以由行业内人士根据需要传输的电源电压、电流以及信号 的性质，依据常规的选型原则进行。使用上述实时监测卤水中钾浓度的仪表的检测方法可以通过各种固定设施，将探测腔体1置于卤水中，要求卤水完全没过探测腔 体1，且探测腔体1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时监测卤水中钾浓度的仪表，其特征是：在探测腔体（１）的中间位置安装有ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁体探测器（２），在ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁体探测器（２）的周围均匀对称置有四个β盖革－弥勒计数器，分别为：第一β盖革－弥勒计数器（４）、第二β盖革－弥勒计数器（５）、第三β盖革－弥勒计数器（６）、第四β盖革－弥勒计数器（７），在ＮａＩ（Ｔｌ）闪烁体探测器（２）上装有一端封闭圆筒状的铅制屏蔽（３），在探测腔体（１）的前端，装有温度传感器（８），在探测腔体（１）的后端，装有防水接头（９），防水接头（９）引出电缆，电缆另一端连接仪表主机（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，侯朝勤，龚亚林，肖宪东，周洪军，吴志强，李剑锋，李岩峰，张健，赵龙，魏晓云，佟超，陈树军，杨学谦，丛浩杰，苟强源，
申请(专利权)人：丹东东方测控技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]