一种智能氡钍分析仪的制作方法

本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种智能氡钍分析仪。

背景技术：

氡钍分析仪是用于放射性元素氡镭钍含量的射气测量装置，也可用来测定水样品及坑道中微量氡射气的浓度。传统氡钍分析仪只有一个闪烁室，在样品更换过程中需要对探头进行避光处理，防止探头曝光，影响测量。且需要对闪烁室进行抽真空后才能再次采集样品，过程相对复杂，容易引入人为误差。设备需要与定标器配合使用、需要手动计算浓度、无智能化打印报表等不足已无法满足客户日益提高的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种操作简单、探测效率高、智能便携的智能氡钍分析仪，以克服现有技术存在的上述不足。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种智能氡钍分析仪，包括闪烁室、探头、计数电路、通信模块，高压模块、低压模块和上位机；闪烁室由上下两个半球形空心有机玻璃组成，内涂有硫化锌闪烁体，闪烁室的上半球顶部安装有两个气嘴，闪烁室内安装有两块相交的晶体隔板，两块隔板把两个气嘴隔开，射气由一气嘴进气后，围绕闪烁室转一周从另一气嘴流出；探头内装有光电倍增管和分压器，将闪烁体的光信号转换成电信号；探头输出信号送入计数电路处理，计数电路过滤、甄别掉小幅度干扰信号和噪声，保留幅度较大的脉冲，将甄别后的信号整形为具有相同脉宽的标准脉冲，进行计数；计数电路通过通信模块与上位机进行交互；高压模块为光电倍增管工作提供高压；低压模块为计数电路和通信模块提供稳定的低压供电。

所述的闪烁室体积为500ml。

圆盘上可以安装三个闪烁室，借助手柄使圆盘转动以改变闪烁室的位置，在不停机的情况下更换闪烁室。

所述的探头是密封式结构，固定在具有伸缩性的弹性支架上。

所述的上位机具有计数显示、浓度计算、报警、存储、数据导出、报表生成及打印功能。

工作时，光电脉冲是由闪烁室、光电倍增管及其阳极负载组合的电路工作时产生的，高压通过分压器为光电倍增管提供多级高压；当射气引入闪烁室后，射气在蜕变过程中产生的α粒子冲击到硫化锌晶体上，α粒子能量转移给硫化锌晶体，引起硫化锌原子激发而闪光放出光子，此光子被工作中的光电倍增管接收后，在其光电阴极上产生光电子，完成光电转换；光电子受到电场的作用聚焦到光电倍增管的打拿板上，激发出二次电子，最后，二次电子被加速放大成电子流，经高频电缆在光电倍增管的阳极负载电阻上形成一脉动电流而输出一负脉冲电压；在闪烁室内，α粒子的数目与射气的浓度成正比，即与闪光的频率成正比，因此记录光电倍增管输出的脉冲频率也就知道了闪烁室内的射气浓度，即氡钍的含量或活度。

测氡时，把射气引入闪烁室1.5小时后测量。

测钍时，钍射气必须在闪烁室内流动。

本发明所取得的有益效果为：

针对传统氡钍分析仪功能上的不足，本发明设计了可旋转式圆盘，圆盘上可以安装三个相距120°角的闪烁室，其中一个闪烁室位于光电倍增管的上端，是被测闪烁室，其他两个闪烁室则处于避光状态，等待测量。借助手柄可使圆盘转动以改变闪烁室的位置并保证探测器避光，这样可以在不停机的情况下更换闪烁室，节约了测量时间，减少了人为误差。设计了计数单元，固定在仪器底座之上，并与上位机连接，可以实现计数、浓度计算、数据保存、打印等功能。本发明具有完备的数据处理功能，可以实现计数显示、浓度计算、报警、存储、数据导出等功能。根据国家标准的水中氡、水中镭的计算公式，可以实现相应的浓度计算，并结合了地质、地震等行业要求制作了数据报表，为使用者提供了极大的便利。

附图说明

图1为智能氡钍分析仪结构图；

图中：1、闪烁室；2、探头；3、计数电路；4、通信模块；5、高压模块；6、低压模块；7、上位机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述智能氡钍分析仪包括闪烁室1、探头2、计数电路3、通信模块4，高压模块5、低压模块6和上位机7。

闪烁室1由上下两个半球形空心有机玻璃组成，内涂有硫化锌闪烁体，它是借助于外包装达到密封。闪烁室1的上半球顶部安装有两个气嘴，闪烁室1内有两块相交的晶体隔板，两块隔板把两个气嘴隔开，射气由一气嘴进气后，围绕闪烁室转一周从另一气嘴流出。装卸闪烁室1的外包装时，最好把闪烁室1先抽成真空，然后用专用工具把压盖(紧固环)上紧或拧松，以保护压盖不致损坏。闪烁室1体积为500ml。圆盘上可以安装三个闪烁室1。借助手柄可使圆盘转动以改变闪烁室1的位置，这样可以在不停机的情况下更换闪烁室1。

探头2将闪烁体的光信号转换成电信号。探头2是密封式结构，内装有光电倍增管和分压器，它们都固定在具有伸缩性的弹性支架上，保证更换光电倍增管后，光电阴极仍可靠地与闪烁室1相接。

探头2输出信号送入计数电路3处理，计数电路3过滤、甄别掉小幅度干扰信号和噪声，保留幅度较大的脉冲，将甄别后的信号整形为具有相同脉宽的标准脉冲，进行计数。计数电路3通过通信模块4与上位机7进行交互。

高压模块5为光电倍增管工作提供高压。

低压模块6为计数电路3和通信模块4提供稳定的低压供电。

上位机7具有计数显示、浓度计算、报警、存储、数据导出、报表生成及打印等功能。

工作过程如下：在本氡钍分析仪工作时，光电脉冲是由闪烁室1、光电倍增管及其阳极负载组合的电路工作时产生的，其中，高压通过分压器为光电倍增管提供多级高压。当射气引入闪烁室1后，射气在蜕变过程中产生的α粒子冲击到硫化锌晶体上，α粒子能量转移给硫化锌晶体，引起硫化锌原子激发而闪光放出光子，此光子被工作中的光电倍增管接收后，在其光电阴极上产生光电子，完成光电转换。光电子受到电场的作用聚焦到光电倍增管的打拿板上，激发出二次电子，最后，二次电子被加速放大成电子流，经高频电缆在光电倍增管的阳极负载电阻上形成一脉冲电流而输出一负脉冲电压。

在闪烁室1内，α粒子的数目与射气的浓度成正比，即与闪光的频率成正比。因此：记录光电倍增管输出的脉冲频率也就知道了闪烁室1内的射气浓度，即镭钍的含量或活度。

对于测氡(测镭)而言，由于氡射气的半衰期比氡的子元素半衰期要长的多，所以在测量过程中，不但记录了氡射气产生的α粒子，而且也记录了氡的子元素放出的α粒子。因此，引入射气后，计数电路3在相同时间内所记录的脉冲数是随时间而增加的。根据实验，射气引入闪烁室1-1.5小时后，强度的增加便比较缓慢了。测量精度便能够满足分析要求。因此，采用闪烁室1测镭时，建议最好是把射气引入闪烁室1.5小时后测量。

测钍时，由于钍射气的半衰期比较短，故在测量时，钍射气必须在闪烁室1内流动，保持动平衡状态，为了利用实验室内现有设备，可采用降压法。

技术特征：

技术总结
本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种智能氡钍分析仪。闪烁室由上下两个半球形空心有机玻璃组成，内涂有硫化锌闪烁体，闪烁室的上半球顶部安装有两个气嘴，闪烁室内安装有两块相交的晶体隔板，两块隔板把两个气嘴隔开，射气由一气嘴进气后，围绕闪烁室转一周从另一气嘴流出；探头内装有光电倍增管和分压器；探头输出信号送入计数电路处理，计数电路过滤、甄别掉小幅度干扰信号和噪声，保留幅度较大的脉冲，将甄别后的信号整形为具有相同脉宽的标准脉冲，进行计数；计数电路与上位机进行交互。本发明价格低廉、探测效率高、智能便携。

技术研发人员：刘刃;王婷婷;李忠;赵爽
受保护的技术使用者：中核控制系统工程有限公司
技术研发日：2018.12.26
技术公布日：2019.03.08