β表面污染位置分辨探测器的制造方法
【专利摘要】本发明属于放射性污染监测【技术领域】，公开了一种β表面污染位置分辨探测器。该探测器包括入射窗、波长转换光纤、塑料闪烁体、有机玻璃、光电倍增管，其中塑料闪烁体和有机玻璃紧密贴合，塑料闪烁体位于有机玻璃的下方，入射窗位于塑料闪烁体的下表面；波长转换光纤并排、等间距地分布在有机玻璃和塑料闪烁体的纵横两个方向上。该探测器的具有携带方便、安装调试简单、探测灵敏面积大且能够实现位置分辨探测。
【专利说明】β表面污染位置分辨探测器
【技术领域】
[0001]本发明属于放射性污染监测【技术领域】，具体涉及一种β表面污染位置分辨探测器。
【背景技术】
[0002]β放射性表面污染监测是辐射防护监测中的一项重要内容。现阶段用于β放射性表面污染监测的探测器主要有气体探测器和闪烁体探测器，如正比计数管和塑料闪烁体等。近年来随着探测器技术的发展，增加了利用半导体探测器阵列、GM管等探测β放射性表面污染的方法和设备。其中闪烁体探测器对环境要求低、携带轻便，并且使用前无需经过复杂的安装调试，在现阶段的表面污染测量当中使用比较广泛。但是，对于目前现有的塑料闪烁体探测器来说，均存在灵敏探测面积小，确定大表面的表面污染需要时间较长，不适用于事故情况下的表面污染快速测量。而且在增加灵敏探测面积的同时，又容易引发诸如对于不均匀污染的可探测下限降低、无法给出灵敏探测面积内污染的准确分布等一系列问题。
[0003]侯杰等在《光纤传输表面污染研究》一文中公开了利用塑料闪烁体与波长转换光纤相结合的适用于大面积β放射性表面污染监测的表面污染仪，该文中公开的污染仪是将若干根波长转换光纤等距均匀地嵌入塑料闪烁体下方的有机玻璃上，并且将所有的波长转换光纤的输出端通过塑料传输光纤汇集成光缆，然后将光缆与光电倍增管连接实现大面积的总β放射性表面污染监测。该表面污染仪器灵敏探测面积大，但是不能给出灵敏探测面积内表面污染的分布即位置分辨信息，因此，急需研制一种适用于大面积β放射性表面污染的位置分辨探测器。
【发明内容】
[0004](一)发明目的
[0005]根据现有技术存在的问题，本发明提供了一种携带方便、安装调试简单、探测灵敏面积大且能够实现位置分辨探测的β表面污染位置分辨探测器。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下:
[0008]β表面污染位置分辨探测器，关键在于，该探测器包括入射窗、波长转换光纤、塑料闪烁体、有机玻璃、光电倍增管，其中塑料闪烁体和有机玻璃紧密贴合，塑料闪烁体位于有机玻璃的下方，入射窗位于塑料闪烁体的下表面；
[0009]所述的波长转换光纤并排、等间距地分布在有机玻璃和塑料闪烁体的纵横两个方向上，其中在纵方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体下方的凹槽内；在横方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体和有机玻璃之间的凹槽内；纵横两个方向上的波长转换光纤将塑料闪烁体划分为若干个面积和形状相同的区域单元。
[0010]所述波长转换光纤分别通过光学接头与光电倍增管连接，光电倍增管将波长转换光纤输出的光信号转换为电信号，该电信号经过前置放大器和线性放大器放大后被转换为幅度可以满足模数采集器要求的模拟信号；同时，前置放大器输出的信号时间信息被依次引入甄别器、符合器，符合器的输出信号被引入模数采集器并作为模数采集器的触发信号。
[0011]优选地，所述塑料闪烁体的厚度为1.5mm ；
[0012]优选地，所述有机玻璃的厚度为3?5mm ;
[0013]优选地，所述的有机玻璃的上表面设有光学镜面反射层，以提高光收集效率；
[0014]优选地，所述的塑料闪烁体与有机玻璃紧密贴合后的侧壁上设有光学镜面反射层，以提闻光收集效率；
[0015]优选地，所述纵向上波长转换光纤的数量为2条以上，横向上波长转换光纤的数量为2条以上。
[0016]优选地，所述的波长转换光纤并排、等间距地分布在有机玻璃和塑料闪烁体的纵横两个方向上，其中在横方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体下方的凹槽内；在纵方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体和有机玻璃之间的凹槽内；纵横两向上的波长转换光纤将塑料闪烁体划分为若干个面积和形状相同的区域。
[0017]β表面污染位置分辨测量方法，该方法是利用β表面污染位置分辨探测器对β放射性表面污染源进行测量，该方法包括以下步骤:
[0018](I)位置关系标准曲线的获取
[0019]顺序选取β表面污染位置分辨探测器的塑料闪烁体上被波长转换光纤划分的若干个面积和形状相同的区域单元中的每一个区域单元；在该区域单元内的塑料闪烁体的表面上移动β放射源，同时测量β放射源处于该区域单元的不同位置时，围成该区域单元的两根横向波长转换光纤的信号幅度和两根纵向波长转换光纤的信号幅度；根据两根横向波长转换光纤的信号幅度比、β放射源距两根横向波长转换光纤中的一根的距离作出横向幅度比与相对距离的标准曲线；根据两根纵向波长转换光纤的信号幅度比、β放射源距两根纵向波长转换光纤中的一根的距离作出纵向幅度比与相对距离的标准曲线；
[0020](2) β放射性表面污染的测量
[0021]利用β表面污染位置分辨探测器对β放射性表面污染源进行测量，首先监测每根波长转换光纤输出的信号幅度，根据信号的强弱初步确定β放射性表面污染源所在的区域单元，然后再测量该区域单元内的两根横向波长转换光纤的信号幅度比、两根纵向波长转换光纤的信号幅度比，分别代入步骤(I)中所述的相应的横向幅度比与相对距离的标准曲线和纵向幅度比与相对距离的标准曲线，得到β放射性表面污染源的准确位置。
[0022]优选地，还可以顺序选取β表面污染位置分辨探测器的塑料闪烁体上被波长转换光纤划分的若干个面积和形状相同的区域单元中的每一个区域单元；在该区域单元内的塑料闪烁体的表面上移动已知活度的β放射源，同时测量β放射源处于该区域单元的不同位置时，围成该区域单元的四根波长转换光纤的符合计数率；根据四根光纤的符合计数率、β放射源距四根波长光纤的相对距离作出探测效率曲线。
[0023](三)有益效果
[0024]本发明提供的β表面污染位置分辨探测器，该探测器包括紧密贴合的大面积塑料闪烁体、有机玻璃及分布在塑料闪烁体纵横方向上的波长转换光纤，该探测器具有以下有益效果:[0025]I)可在对β射线表面污染探测的同时实现位置分辨探测
[0026]由于β射线入射位置分别与其相邻的纵横两方向的两根波长转换光纤的相对位置的差异会导致两根波长转换光纤收集到的荧光光子数量有一定差异(即经光电转换后，输出脉冲的幅度有一定差异)。通过记录粒子入射时不同波长转换光纤层上对应的信号输出脉冲的平均幅度之比的变化，实现β表面污染的位置分辨测量。
[0027]2)探测器的灵敏度及光收集效率高
[0028]光子在塑料闪烁体中的衰减与传播距离呈指数分布，即能够被收集到的光子数量是与光收集元件距离射线入射点的距离有关，因此在探测器的纵横两个方向上设置波长转换光纤，可提高探测器的灵敏度。
[0029]另外，对于相对较薄的大面积塑料闪烁体，不管是否在有机玻璃的上表面设光反射层，都会有部分闪烁光从塑料闪烁体的侧面出射，因此，将波长转换光线布设于塑料闪烁体内部，可以显著提高探测器的光收集效率及探测器的灵敏度，同时也可以更好的获得β污染的位置信息。
[0030]3)可给出β放射性表面污染的总活度
[0031]用已知活度的β放射源得到在探测器的不同位置处进行探测效率曲线的刻度，得到不同位置处探测器的探测效率曲线，因此，探测器在判断出β表面污染位置的基础上，通过对不同位置的探测效率加权求出β表面污染的总活度。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是β表面污染位置分辨探测器示意图；
[0033]其中I是有机玻璃，2是塑料闪烁体，3是光电倍增管，4是光学接头，5是波长转换光纤
[0034]图2是β表面污染位置分辨探测器纵向剖面示意图；
[0035]其中I是有机玻璃，2是塑料闪烁体，6是光学胶水，7是横向波长转换光纤，8是入射窗；
[0036]图3是β表面污染位置分辨探测器横向剖面示意图；
[0037]其中I是有机玻璃，2是塑料闪烁体，6是光学胶水，8是入射窗，9是纵向波长转换光纤。
【具体实施方式】
[0038]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步阐述。
[0039]实施例1
[0040]β表面污染位置分辨探测器，如图1所示，该探测器包括入射窗、波长转换光纤5、塑料闪烁体2、有机玻璃1、光电倍增管3，其中塑料闪烁体2和有机玻璃I紧密贴合，塑料闪烁体2位于有机玻璃I的下方，入射窗位于塑料闪烁体2的下表面；
[0041]波长转换光纤5并排、等间距地分布在有机玻璃I和塑料闪烁体2的纵横两个方向上，其中在纵方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体2下方的凹槽内；在横方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体2和有机玻璃I之间的凹槽内；纵横两个方向上的波长转换光纤5将塑料闪烁体2划分为若干个面积和形状相同的区域单元。波长转换光纤5分别通过光学接头4与光电倍增管3连接，光电倍增管3将波长转换光纤5输出的光信号转换为电信号，该电信号经过前置放大器和线性放大器放大后被转换为幅度可以满足模数采集器要求的模拟信号；同时，前置放大器输出的信号时间信息被依次引入甄别器、符合器，符合器的输出信号被引入模数采集器并作为模数采集器的触发信号。
[0042]图1所示的塑料闪烁体2的厚度为1.5mm,有机玻璃I的厚度为3mm，有机玻璃I的上表面、塑料闪烁体2与有机玻璃I紧密贴合后的侧壁上设有光学镜面反射层，以提高光收集效率，纵、横两个方向上的波长转换光纤的数量均为3条，直径为1mm。塑料闪烁体和有机玻璃纵横两个方向的长度分别为40cm、30cm。
[0043]图2是β表面污染位置分辨探测器纵向剖面示意图；
[0044]图3是β表面污染位置分辨探测器横向剖面示意图；
[0045]利用该探测器进行β表面污染进行监测的方法和原理为:
[0046](I)顺序选取β表面污染位置分辨探测器的塑料闪烁体上被波长转换光纤划分的若干个面积和形状相同的区域单元中的每一个区域单元；在该区域单元内的塑料闪烁体的表面上移动β放射源，同时测量β放射源处于该区域单元的不同位置时，围成该区域单兀的两根横向波长转换光纤的信号幅度和两根纵向波长转换光纤的信号幅度；根据两根横向波长转换光纤的信号幅度比、β放射源距两根横向波长转换光纤中的一根的距离作出横向幅度比与相对距离的标准曲线；根据两根纵向波长转换光纤的信号幅度比、β放射源距两根纵向波长转换光纤中的一根的距离作出纵向幅度比与相对距离的标准曲线；
[0047](2) β放射性表面污染的测量
[0048]利用β表面污染位置分辨探测器对β放射性表面污染源进行测量，首先监测每根波长转换光纤输出的信号幅度，根据信号的强弱初步确定β放射性表面污染源所在的区域单元，然后再测量该区域单元内的两根横向波长转换光纤的信号幅度比、两根纵向波长转换光纤的信号幅度比，分别代入步骤(I)中所述的相应的横向幅度比与相对距离的标准曲线和纵向幅度比与相对距离的标准曲线，得到β放射性表面污染源的准确位置。
[0049]利用该探测器进行β表面污染探测的准确度高，以用于β表面污染的位置分辨测量。
[0050]实施例2
[0051]与实施例1所用的探测器和测量方法相同，不同的是，有机玻璃的厚度为5mm，且波长转换光纤在横方向上并排、等间距地嵌在塑料闪烁体下方的凹槽内；在纵方向上并排、等间距地嵌在塑料闪烁体和有机玻璃之间的凹槽内；纵横两向上的波长转换光纤将塑料闪烁体划分为若干个面积和形状相同的区域。
[0052]实施例3
[0053]与实施例1所用的探测器和测量方法相同，不同的是，纵横两向的波长转换光纤分别为4条和5条。
【权利要求】
1.β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，该探测器包括入射窗、波长转换光纤、塑料闪烁体、有机玻璃、光电倍增管，其中塑料闪烁体和有机玻璃紧密贴合，塑料闪烁体位于有机玻璃的下方，入射窗位于塑料闪烁体的下表面； 所述的波长转换光纤并排、等间距地分布在有机玻璃和塑料闪烁体的纵横两个方向上，其中在纵方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体下方的凹槽内；在横方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体和有机玻璃之间的凹槽内；纵横两个方向上的波长转换光纤将塑料闪烁体划分为若干个面积和形状相同的区域单元； 所述波长转换光纤分别通过光学接头与光电倍增管连接，光电倍增管将波长转换光纤输出的光信号转换为电信号，该电信号经过前置放大器和线性放大器放大后被转换为幅度可以满足模数采集器要求的模拟信号；同时，前置放大器输出的信号时间信息被依次引入甄别器、符合器，符合器的输出信号被引入模数采集器并作为模数采集器的触发信号。
2.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述塑料闪烁体的厚度为1.5mm。
3.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述有机玻璃的厚度为3?5mm。
4.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述的有机玻璃的上表面设有光学镜面反射层，以提高光收集效率。
5.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述的塑料闪烁体与有机玻璃紧密贴合后的侧壁上设有光学镜面反射层，以提高光收集效率。
6.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述纵向上波长转换光纤的数量为2条以上，横向上波长转换光纤的数量为2条以上。
7.根据权利要求1所述的β表面污染位置分辨探测器，其特征在于，所述的波长转换光纤并排、等间距地分布在有机玻璃和塑料闪烁体的纵横两个方向上，其中在横方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体下方的凹槽内；在纵方向上，波长转换光纤并排、等间距地嵌在塑料闪烁体和有机玻璃之间的凹槽内；纵横两向上的波长转换光纤将塑料闪烁体划分为若干个面积和形状相同的区域。
【文档编号】G01T1/169GK103698797SQ201310742992
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】曲延涛, 刘阳, 王仲文, 陈凌, 王惠 申请人:中国原子能科学研究院