一种基于CZT探测器的快连接alpha谱仪

一种基于czt探测器的快连接alpha谱仪
技术领域
1.本实用新型涉及放射性检测仪器技术领域，尤其涉及一种基于czt探测器的快连接alpha谱仪。


背景技术：

2.碲锌镉探测器(即czt探测器)是半导体探测器的一种，拥有电阻率高、能量分辨率高、本征探测效率高、低漏电流、体积小和可在常温下使用等众多优点，其凭借优秀的物理性质成为科学界研究热点，已经在环境监测、安全检查、核科学与技术、天文观测以及高能物理等领域被广泛应用。碲锌镉半导体材料的禁带宽度较大，且随zn含量的不同，禁带宽度可从1.4ev至2.26ev连续变化，光子的能量不易将电子激发，大大降低了光子激发电子-空穴对的概率，因此以碲锌镉半导体为材料制造出的探测器将能够在可见光的环境下正常工作，大大提高了其适用范围。
3.综上所述，碲锌镉探测器十分适用于核辐射探测，例如alpha粒子的测量。然而，由于碲锌镉探测器发展起步较晚，市场上目前未见以碲锌镉探测器为基础的alpha谱仪。放射性核素发生alpha衰变时发射的alpha粒子(由两个中子和两个质子组成)，由于其自身带电，易与空气中分子发生电离，且质量较大，所以在空气中射程只有几厘米，这导致czt探测器在测量alpha粒子时需要在真空环境进行。因此，alpha粒子的测量通常需要真空系统、探测器、电子学系统以及读谱软件等部分构成。
4.仪器仪表市场上常见的基于pips探测器的alpha谱仪，这种alpha谱仪采用探测器为pips工艺(表面钝化、离子注入)硅探测器，加工成本高，价格昂贵，其性能会受可见光影响，使用时具有一定的局限性。上述alpha谱仪结构一体化，不易拆装，非专业人员无法进行拆卸和维修。alpha谱仪搭配有定制的真空腔体，导致加工成本进一步提高，且无法替换。
5.现有技术使用的alpha谱仪多为一体式，存在集成度高、内部结构复杂、组装繁琐、仪器使用受温度和光照因素影响大、成本高昂等缺陷，且由于电子学集成度高，测量室和电子学系统集中于一个“黑箱”中，并不利于教学活动的开展。


技术实现要素：

6.为了克服以上技术问题，本实用新型提供了一种基于czt探测器的快连接alpha谱仪，其包括可快速连接的真空装置和测量室，测量室体积小，成本低，整体结构简单，组装、拆卸方便且不受光照影响，可快速方便的为czt探测器测量alpha粒子提供需要的真空环境。
7.本实用新型提供了如下的技术方案：
8.一种基于czt探测器的快连接alpha谱仪，其包括真空装置和测量室，所述真空装置通过kf快速连接件与所述测量室密闭连接；所述测量室包括kf三通(4)、czt探测装置和样品台(5)；所述kf三通(4)直通的两端分别为均可拆卸密闭的第一接头(8)和第二接头(9)，另一端为第三接头(10)，所述第一接头(8)与czt探测装置可拆卸密闭连接；所述kf三
通(4)内、与所述czt探测装置相对的所述第二接头(9)的内侧设有可拆卸的样品台(5)；所述第三接头(10)与kf快速连接件可拆卸密闭相连；所述真空装置通过所述kf快速连接件可将所述kf三通(4)内部保持在真空状态。
9.根据上述实施方式，真空装置通过kf快速连接件与kf三通密闭连接，kf快速连接件以及kf三通均可快速拆装，并具有优异的密封性，kf三通内通过真空装置获取和保持所需真空，为czt探测装置提供满足实验探测需求的真空探测环境。
10.根据一些实施方式，所述kf快速连接件为kf等径四通(7)，所述真空装置包括与kf等径四通(7)的其中三端分别相连的真空泵、放气阀和电阻真空计，所述kf等径四通(7)的另一端与所述第三接头(10)可拆卸快速密闭连接。
11.根据上述实施方式，第三接头与真空等径四通的kf等径四通为市面常见的真空kf快速接头，kf三通和kf等径四通具有密封性好、可快速拆装、容易购买、成本低的特点。
12.根据一些实施方式，所述czt探测装置包括czt探头(3)、前置放大器(1)和连接所述czt探头(3)和所述前置放大器(1)的bnc接头；所述第一接头(8)和第二接头(9)外侧均设有可拆卸的盲板，即为上盲板(2)和下盲板(6)，所述上盲板(2)上设有通孔，所述bnc接头密闭性穿过所述通孔，并将所述czt探头(3)和所述前置放大器(1)连接。
13.根据上述实施方式，czt探头为碲锌镉半导体探测器，用于收集样品发射出alpha粒子的能量，将其转变为电信号，电信号经过前置放大器、主放大器、多道分析器等电子学系统被收集分析，最后在pc电脑端用读谱软件读取数据。前置放大器紧靠czt探头，和主放大器配合使用提高信噪比。
14.根据一些实施方式，所述上盲板(2)与所述第一接头(8)、所述下盲板与第二接头(9)均通过kf快接卡箍连接。
15.根据一些实施方式，所述第一接头(8)和所述第二接头(9)的内径均为75～85mm。
16.根据一些实施方式，所述上、下盲板的直径为85～95mm。
17.根据一些实施方式，所述kf等径四通(7)的四端内径为16～20mm。
18.本实用新型的有益效果：
19.本实用新型通过kf快速连接件快速组装，并提供真空检测环境，利用czt探头对alpha谱进行探测。本实用新型整体结构简单，真空装置和测量室之间选用kf等径四通连接，测量室的真空密闭环境通过kf三通实现，kf三通作为测量腔室，体积小，结构简单实用，成本较低。真空设备采用真空泵、放气阀、电阻真空计和kf四通接头组成真空系统，可以最大程度的减少alpha粒子电离损失能量，能够更准确测量alpha粒子的能量，安全性高，实用性强。kf等径四通和kf三通均可选自标准kf快速连接件，其易于获得，可快速组装，可拆卸清洗，标准kf连接件市场均有出售，易于购买，价格低。czt探测器，即碲锌镉探测器，其禁带宽度较大，测量结果稳定，可见光对测量结果影响很小，可在室温工作，能够适应更广泛的实验室条件。本实用新型尤其适用于实验指导教学，其各模块功能清晰且易于拆装区分，方便向学员讲解、进行快速组装、拆卸和进行真空探测alpha谱。
附图说明
20.图1为本实用新型提供的一实施例的整体框图。
21.图2为本实用新型提供的一实施例的结构示意图。
22.附图中标号为：
23.1、前置放大器；2、上盲板；3、czt探头；4、kf三通；5、样品台；6、下盲板；7、kf等径四通；8、第一接头；9、第二接头；10、第三接头。
具体实施方式
24.以下结合实施例和附图对本实用新型进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本实用新型进行示例性的描述，而并不能对本实用新型的保护范围构成任何限制。所有包含在本实用新型的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本实用新型的保护范围。
25.下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。
26.本实用新型提供了一种基于czt探测器的快连接alpha谱仪，如图1所示，其由测量室和真空装置构成，测量室和真空装置通过kf快速连接件密闭连接。如图2所示，测量室包括t型的kf三通4、czt探测装置、样品台5。kf三通4直通的两端分别为可拆卸密闭的第一接头8和第二接头9，另一端为第三接头10，第一接头8以可拆卸的密闭方式设置czt探测装置；在kf三通4内部、第二接头9内侧且czt探测装置下方对应设置可拆卸的样品台5，样品台5上放置待观测的样品。第三接头10与kf快速连接件可拆卸密闭相连。
27.其中，第一接头8和第二接头9均可拆卸的密闭，kf三通4内部可维持真空环境，密闭方式可选用方便拆卸的盲板进行密闭，盲板分别为连接于第一接头8的上盲板2和连接于第二接头9的下盲板6。上、下盲板分别与第一接头8和第二接头9采用kf快接卡箍进行密闭连接，对kf三通4内部进行密闭，方便其保持在真空状态。上盲板8和下盲板9还配有密封垫，以增强kf三通4内的密封性。
28.可选的，kf快速连接件为kf等径四通7，kf等径四通为常用标准快速连接真空管道的便捷式的接头。其中一端与第三接头10相连，其余三端分别连接真空泵、放气阀和电阻真空计，真空泵是用来对kf变径四通7以及其连接的kf三通4的内腔进行抽真空操作的设备，放气阀的开启可对kf三通4的内腔内外的空气进行交换，电阻真空计用于观测测量室中的真空度。
29.czt探测装置包括位于上盲板2下方的czt探头3和位于上盲板2上方的前置放大器1以及图2中未列出的其他电子学系统和pc端，czt探头3和前置放大器1通过bnc接头互联，bnc接头主要用于对扫描频率要求较高的系统，其包括由rgb三原色信号及行同步、场同步五个独立信号接头。前置放大器1外套有金属外壳。czt探头3对应的上盲板上设有通孔，bnc接头穿过该通孔，并将该通孔密闭。
30.其中，第一接头8和第二接头9的内径为φ1，其值范围：75～85mm，上、下盲板6的直径为85-95mm，第三接头10的内径的范围为16～20mm。kf等径四通7的四端内径φ3范围一致，均为16～20mm。
31.使用时，按照上述结构将czt探头3和前置放大器1通过bnc接头安装于上盲板2上，bnc接头将上盲板2的通孔密闭，再使用kf快速卡箍将上盲板2密闭设于第一接头8上；选择合适的样品台5置于kf三通4内部，样品置于样品台5上，对准czt探头3，使用kf快速卡箍将下盲板6密闭好。随后，组装真空装置，将真空泵、电阻真空计、放气阀分别安装于kf等径四通的其中三端的接口上，另一端的接口通过kf快速卡箍与第三接口10密闭连接好，并检查
放气阀为关闭状态，打开真空泵，通过电阻真空计观察，待真空达标后开始通过czt探头探测alpha谱。探测结束后关闭真空泵，通过放气阀去除真空。
32.其中，czt探测装置中，czt探头3选用型号为pdt-01a1的alpha能谱探头，前置放大器1以及与pc端连接的电子学系统均为该alpha能谱探头的标准配置，均为现有技术提供，此处不再赘述。
33.以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。