海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法及传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于海洋放射性测量技术领域，具体地说，是涉及一种用于对海洋的放射 性情况进行现场检测的测量装置。
【背景技术】
[0002] 我国对海洋的放射性监测仍然停留在传统的现场采样和带回实验室检测的方式， 程序繁琐，耗时费力。更重要的是，这种断续的检测模式不可能对海洋的放射性情况进行有 效监测，更难进行污染的及时预警。
[0003] 基于Nal(Tl)闪烁体设计的γ谱仪因为具有探测效率高、适用温度范围宽、性能稳 定、成本和功耗低等优点，在环境放射性测量、工业在线核测控、采矿及核防护安全等领域 有着广泛的应用。目前，国外已经研制出了基于Nal (Τ1)闪烁体γ谱仪的海洋放射性现场测 量传感器并获得了实际应用，该技术是目前及未来一段时间内海洋放射性现场测量技术的 发展和应用重点。值得注意的是，海洋环境监测和灾害预警的特点在于需要获取长期、连续 的监测数据，要求用于海水放射性监测的传感器必须具有长期、自动化和稳定、可靠运行的 功能。但是，由于Nal(Tl)闪烁晶体、光电倍增管和电子学系统都具有一定的温度效应，任何 温度变化都会引起传感器输出的能谱峰位发生漂移，以致对能谱解析造成困难，影响到海 洋放射性核素的识别和活度检测结果。因此，研究解决长时间、自动、连续测量情况下发生 的γ谱峰漂移，是海洋放射性现场监测设备的关键技术。
[0004] 传统的陆地放射性检测多通过已知核素的特征峰位进行稳谱，或者将传感器置入 恒温装置，以达到稳谱的目的。但是，这种传统的稳谱方法显然不适合海洋放射性现场的自 动化、长期连续监测的应用要求。对于其他稳谱方法，多通过引入稳定内置放射性标准参考 源或者LED、激光等参考源的等效γ峰位，以达到稳定待测能区谱峰的目的。但是，这些参考 源自身也会受温度影响，造成参考源参考峰位的漂移，进而影响传感器的稳谱结果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法，可以根据 传感器的温度变化自动调整传感器的放大增益，以达到校正γ能谱数据峰位漂移的目的。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现： 一种海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法，所述传感器是一种根据反射性核素发 出的γ射线的能量生成与之对应的脉冲电压，并利用所述脉冲电压的幅度进行道址计数， 以获得γ能谱数据的传感器;所述温漂自校正方法包括:对所述传感器进行温度检测;根据 传感器的当前温度查找预设的温度与放大增益的对应关系表，获得该温度所对应的增益放 大值;根据所述增益放大值调整所述传感器的放大增益，以调整所述脉冲电压的幅度，使其 对应到正确的道址上。
[0007] 进一步的，所述温度与放大增益的对应关系表优选采用以下方式生成： 利用一种包含有特定放射性核素的标准参考源对不包含温漂自校正设计的常规传感 器进行能量刻度，记录所述特定放射性核素的能量峰所对应的道址、当前的测量温度το以 及所述常规传感器当前的放大增益A0,并将所述道址作为基准道址DO; 将所述标准参考源和常规传感器置入温度可调的试验箱内，调节试验箱内的温度到达 不同的温度点，并根据所述常规传感器在每个温度点所生成的脉冲电压的幅度确定出所述 特定放射性核素在该温度点其能量峰所对应的道址D; 在每一个温度点，调节所述常规传感器的放大增益，直到所述道址D与所述基准道址DO 一致;记录所述常规传感器当前的放大增益，作为当前温度点所对应的增益放大值，形成所 述温度与放大增益的对应关系表。
[0008] 优选的，在所述温度与放大增益的对应关系表中记录的是各温度点与το之间的温 度变化量以及各温度点所对应的增益放大值与A0之间的增益变化量;相邻两个温度变化量 之间的温度间隔根据试验箱的控温精度确定。
[0009] 优选的，所述特定放射性核素优选为Cs-137,所述道址为Cs-137发出的662keV能 量峰所对应的道址。
[0010] 为了满足海洋环境的测量要求，所述温度点的选取优选覆盖-10°O+5(TC的温度 范围，以与海洋温度的变化范围一致。
[0011] 进一步的，所述传感器为基于Nal(Tl)晶体的传感器，在对所述传感器进行温度检 测的过程中，是对所述传感器的Nal (T1)晶体的温度进行检测;在根据检测到的温度对传感 器的放大增益进行调整后，根据调整后的脉冲电压的幅度在对应的道址上计数，进而生成 温漂自校正后的γ能谱数据。
[0012] 基于上述海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法，本发明还提出了一种具有温 漂自校正功能的海洋放射性测量传感器，包括采集单元、信号处理单元、感温元件和控制单 元;其中，所述采集单元用于采集反射性核素发出的γ射线，并根据γ射线的能量生成与之 对应的脉冲电压;所述信号处理单元接收所述采集单元输出的脉冲电压，并对所述脉冲电 压的幅度进行放大处理;所述感温元件用于检测所述传感器的温度;所述控制单元接收所 述感温元件输出的温度检测信号，根据传感器的当前温度查找预设的温度与放大增益的对 应关系表，获得该温度所对应的增益放大值，进而根据所述增益放大值调整所述信号处理 单元的放大增益，以调整所述脉冲电压的幅度，使其能够对应到正确的道址上。
[0013] 进一步的，在所述采集单元中设置有Nal(Tl)晶体和不含钾的光电倍增管，所述 Nal(Tl)晶体用于采集反射性核素发出的γ射线，并发出光子;所述光电倍增管的受光面紧 贴所述Nal(Tl)晶体安装，通过Nal(Tl)晶体发出的光子聚集在光电倍增管的光阴极上，进 而在光电倍增管的输出端形成信号幅度与所述γ射线的能量成正比的脉冲电压。
[0014] 又进一步的，在所述信号处理单元中设置有前置放大器和信号调理模块，所述前 置放大器接收所述光电倍增管输出的脉冲电压，并对所述脉冲电压进行初级放大;所述信 号调理模块根据所述控制单元输出的增益放大值调整其放大增益，并接收前置放大器输出 的脉冲电压，并对所述脉冲电压进行整形、滤波处理后，根据调整后的放大增益对脉冲电压 的幅度进行调整。
[0015] 为了提高温度检测的准确度，在所述Nal(Tl)晶体的外部包裹有铝外壳，所述感温 元件通过导热硅胶粘贴在所述Nal(Tl)晶体的铝外壳上，并通过不锈钢卡箍进行固定。
[0016] 再进一步的，在所述传感器中还包括多道脉冲幅度分析模块，其接收所述信号调 理模块输出的脉冲电压，根据接收到的脉冲电压的幅度在对应的道址上计数，进而生成温 漂自校正后的γ能谱数据。
[0017] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明通过在传感器上增设感温 元件，通过感温元件检测传感器的温度，继而根据传感器的温度变化自动调整传感器的放 大增益，由此便可以对传感器产生的脉冲电压的幅度进行调整，实现对γ能谱数据的峰位 漂移的自动校正，以获得更加准确的检测结果。采用本发明的传感器，不仅可以对海洋环境 中的海水、海底沉积物和海洋生物等放射性核素的活度进行长期、自动化、连续监测，以获 得稳定、可靠的监测结果;而且还可适合于各种海洋自动化监测平台，并能推广应用到其他 水体环境的放射性长期、自动化和连续监测的工作过程中。
[0018] 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更 加清楚。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明所提出的具有温漂自校正功能的海洋放射性测量传感器的一种实施 例的外部结构示意图； 图2是图1所示传感器的一种实施例的电路原理框图； 图3是本发明所提出的海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法的一种实施例的工作 流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0021] 本实施例的海洋放射性测量传感器为了解决传感器因其自身温度变化而导致通 过其检测生成的γ能谱数据的峰位发生漂移的问题，提出了一种根据传感器的温度变化， 调整传感器的放大增益，进而使其生成的脉冲电压的幅度可以根据传感器的温度变化实现 自动调整的设计思想。通过将传感器生成的脉冲电压的幅度调整到所述传感器在基准温度 下对相同放射性核素进行测量时所对应的脉冲电压的幅度上，从而在利用所述传感器生成 的脉冲电压进行能量刻度时，便可以对应到正确的道址上，实现对γ谱峰漂移的校正，继而 得到准确的γ能谱数据。
[0022] 基于上述设计思想，本实施例首先在海洋放射性测量传感器1上增设感温元件2， 例如温度传感器等，如图1所示，以用于对传感器1的温度进行实时检测。对于基于Nal (Τ1) 晶体设计的传感器1来说，由于在整个传感器1中，Nal(Tl)晶体的温度变化对γ谱峰漂移的 影响最为明显，因此，本实施例优选对Nal(Tl)晶体的温度进行检测，结合Nal(Tl)晶体的温 度变化