一種用于放射性氣體核素測量的充氣式β探測器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于放射性氣體核素測量的充氣式探測器，具體涉及放射性氣體 核素 β射線測量。
【背景技術】
[0002] 隨著國內外核電站數量的逐漸增加，核設施發(fā)生異常釋放或事故，會造成放射性 氣體泄漏到大氣中，帶來了新的環(huán)境監(jiān)測問題，由于這些放射性氣體在大氣中擴散稀釋并 不斷衰變，大氣中放射性氙活度很低，因此，開展痕量放射性氣體活度測量，提高氣體核素 活度測量探測靈敏度，可為核事故預警、應急和評估提供寶貴數據，對保護公眾、保護環(huán)境 輻射安全起到積極的作用。
[0003] β-γ符合測量方法是一種探測靈敏度較高的氣體放射性核素測量方法，文獻 "CTBT惰性氣體氙樣品中放射性氙同位素活度測量方法"（核電子學與探測技術，2011，第 31卷第2期）介紹了采用塑料閃爍體β探測器和NaI (Tl) γ探測器符合測量氙同位素活 度的方法，為進一步提高β-γ符合測量方法的分辨率和靈敏度，我們提出采用采用塑料 閃爍體β探測器與HPGe探測器進行符合測量的方法，但現有的β探測器由于兩端放置光 電倍增管，不能與HPGe探測器配合使用，且體積（樣品容量）較小，無法滿足較大體積樣品 測量。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決現有β探測器無法與HPGe探測器配合使用的技術問題，本發(fā)明提供了 一種用于放射性氣體核素測量的充氣式β探測器。
[0005] 本發(fā)明的技術解決方案是：
[0006] 一種用于放射性氣體核素測量的充氣式β探測器，其特殊之處在于：包括
[0007] 底部、筒體、光電倍增管、充氣管路及閥門；
[0008] 所述底部和光電倍增管分別位于筒體兩端與筒體共同形成一密閉容器，所述底部 和筒體的材料為探測材料，
[0009] 所述充氣管路通過設置在筒體側壁上的通孔與筒體相連通，所述閥門設置在充氣 管路上，
[0010] 所述底部及筒體外還設置有反光層，所述充氣式探測器的最外側還包裹有避光 層。
[0011] 上述底部及筒體的形狀均與光電倍增管的形狀相匹配。
[0012] 上述光電倍增管的形狀為圓柱形，所述筒體為與光電倍增管形狀相匹配的空心圓 柱，所述底部為形狀與筒體相匹配的圓片。
[0013] 上述底部的外徑為50mm，壁厚5mm ;
[0014] 所述圓筒的直徑為50mm，厚度為2mm ;
[0015] 所述密閉容器空間體積為13mL。
[0016] 上述探測材料為塑料閃爍體。
[0017] 還包裹在底部外表面的反光層的為鏡面反射層，包裹在筒體外的反光層為漫反射 層。
[0018] 上述鏡面反射層為鋁箔或ESR高反射率鏡面反射膜，
[0019] 所述漫反射層為聚四氟乙烯膜，
[0020] 所述避光層的材料為黑膠帶或鋁。
[0021] 上述底部與筒體體之間粘結，所述筒體與充氣管路之間粘結。
[0022] 本發(fā)明具有的有益效果：
[0023] 1、本發(fā)明的探測器為單側光電倍增管結構，可與HPGe探測器配合使用。
[0024] 2、本發(fā)明的探測器為中空的圓柱體結構，既是β探測器又是承載氣體樣品的源 盒，又實現了 β射線的高效探測，β射線探測器效率大于90%，與現有探測器75%的β效 率相比，具有非常顯著的進步，能夠滿足痕量放射性氣體活度測量的需要。
[0025] 3、本發(fā)明所述探測器底部厚度僅為2mm，減小了對γ射線吸收。
[0026] 4、本發(fā)明所述探測器結構精巧，β射線探測效率高，外徑50_，可與光電倍增管 很好匹配。
[0027] 5、本發(fā)明所述探測器內部空間體積為13mL，可滿足較大體積樣品測量。
【附圖說明】
[0028] 圖1為中空充氣式塑料閃爍體探測器裝配前結構示意圖；
[0029] 圖2為中空充氣式塑料閃爍體探測器裝配后結構示意圖；
[0030] 圖3為中空充氣式塑料閃爍體探測器封裝后結構示意圖；
[0031] 圖4為β -γ符合獲取的133Xe樣品的原始γ能譜和符合γ能譜；
[0032] 1 一底部；2-筒體；3-光電倍增管；4 一高壓接口；5-信號接口；6 -閥門；7-充 氣管路；8-鏡面反射膜；9一漫反射膜；10-避光層；11一133Xe原始γ能譜；12- 133Xe符合 γ能譜。
【具體實施方式】
[0033] 以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0034] 如圖1-3所示，本發(fā)明的一種充氣式探測器包括底部1、筒體2、光電倍增管3、充氣 管路7及閥門6、高壓接口 4、信號接口 5,底部1、光電倍增管3分別設置在筒體2的兩端使 得筒體2形成中空的容器，底部1和筒體2材料均為探測材料，充氣管路7通過設置在筒體 2側壁上的通孔與筒體2相連通，閥門6設置在充氣管路7上，在封裝時，還需在筒體2和底 部1外貼反光層，在整個充氣式探測器的最外側裹有避光層10。
[0035] 本發(fā)明探測器的探測原理是：β射線與探測材料相互作用產生熒光，熒光經發(fā)射 層反射進入光電倍增管將光信號轉換為電信號。本發(fā)明的探測材料可選用塑料閃爍體外， 別的材料不太容易加工。
[0036] 以上描述為本發(fā)明充氣式探測器的基本結構，該結構一端為光電倍增管3,另一端 為底部1，設置底部1的一端放置在HPGe探測器上，實現充氣式探測器與HPGe探測器的符 合，由于本發(fā)明的探測器只具有一個光電倍增管3,因此，為了提高本發(fā)明探測器的探測效 率，本發(fā)明在底部1的外側及筒體2的外側壁增添高效反光層的作用是以防止β射線產生 的熒光損失，提高探測靈敏度及效率。另外，在整個探測器的外表面包裹避光層10的作用 是防止外界的光進入，引起不必要的信號。
[0037] 另外，本發(fā)明的底部1及筒體2的形狀不一定是圓的，別的形狀也可以，但是現在 光電倍增管一般是圓形，為方便匹配，本發(fā)明的底部形狀可選圓形，筒體的形狀可選圓柱 形，除此之外，圓形的探測效率也高。
[0038] 進一步的，本發(fā)明對反光層進行了差別設計，在底部1外包裹的反射層為鏡面反 射層8,以使熒光高效向對面設置的光電倍增管3方向反射；再在筒體2外包裹的反射層為 漫反射層9,其優(yōu)點是通過多次漫反射，使熒光盡可能反射進入光電倍增管3。
[0039] 進一步的，本發(fā)明充氣管路7材料為不銹鋼、鋁或銅，鏡面反射膜8為鋁箔或ESR 高反射率鏡面反射膜，厚度為200 μ m，對γ射線吸收極小，其中ESR高反射率鏡面反射膜反 射率達到99%，保證在塑料閃爍體中產生的熒光反射進入光電倍增管；漫反射膜9為聚四 氟乙烯膜，反射率達到98 %，避光材料為黑膠帶或鋁。所選的反射和避光材料原子序數均較 低，減小了符合測量中其對γ射線的吸收。
[0040] 再進一步的，申請人為了滿足較大體積樣品測量并進一步提高探測效率，對本發(fā) 明的結構尺寸進行了進一步的優(yōu)化，具體是：筒體外徑為50_，與光電倍增管光陰極匹配， 直接用硅油耦合連接，壁厚5_，提高熒光收集效率；探測材料側壁上的通孔為2_ ;底部直 徑為50_，厚度為2_，可減小其對γ射線的吸收；密閉容器空間體積為13mL，可滿足較大 體積樣品測量。另外長徑比不太好限定，體積是可以做大的，做大了效率會有所降低，太小 不太容易加工。
[0041] 對本發(fā)明中空充氣式塑料閃爍體探測器進行抽真空測試和耐壓測試，結果表明該 探測器可承載2. 5 X IO5Pa的壓力，密封性能良好。
[0042] 充入133Xe樣品，采用下式對本發(fā)明的探測器β射線探測效率進行了測試，測量 的符合能譜12和原始能譜11示于圖4,結果表明，該探測器對 133Xe β射線探測效率大于 90%〇
【主權項】
1. 一種用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于：包括底部、筒體、光 電倍增管、充氣管路及閥門； 所述底部和光電倍增管分別位于筒體兩端與筒體共同形成一密閉容器，所述底部和筒 體的材料為探測材料， 所述充氣管路通過設置在筒體側壁上的通孔與筒體相連通，所述閥門設置在充氣管路 上， 所述底部及筒體外還設置有反光層，所述充氣式探測器的最外側還包裹有避光層。
2. 根據權利要求1所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 所述底部及筒體的形狀均與光電倍增管的形狀相匹配。
3. 根據權利要求2所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 所述光電倍增管的形狀為圓柱形，所述筒體為與光電倍增管形狀相匹配的空心圓柱， 所述底部為形狀與筒體相匹配的圓片。
4. 根據權利要求3所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 所述底部的外徑為50mm，壁厚5mm ; 所述圓筒的直徑為50mm，厚度為2mm ; 所述密閉容器空間體積為13mL。
5. 據權利要求1或2或3或4所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其 特征在于：所述探測材料為塑料閃爍體。
6. 根據權利要求5所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 包裹在底部外表面的反光層的為鏡面反射層，包裹在筒體外的反光層為漫反射層。
7. 根據權利要求6所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 所述鏡面反射層為鋁箔或ESR高反射率鏡面反射膜， 所述漫反射層為聚四氟乙烯膜， 所述避光層的材料為黑膠帶或鋁。
8. 根據權利要求7所述的用于放射性氣體核素測量的充氣式0探測器，其特征在于： 所述底部與筒體體之間粘結，所述筒體與充氣管路之間粘結。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于放射性氣體核素測量的充氣式β探測器，探測器包括底部、筒體、充氣管路、閥門、光電倍增管、反光層和避光層。底部、筒體、充氣管路和閥門組成中空的圓柱體密閉容器，放射性氣體核素樣品充入探測器空腔中，該探測器既是承載氣體樣品的源盒(耐壓范圍為0-2.5×105Pa)，又是測量β射線的探測器，對氣體樣品具有4π立體角，提高了氣體放射性核素β射線探測效率和能量分辨率。
【IPC分類】G01T1-203, G01T1-178
【公開號】CN104597473
【申請?zhí)枴緾N201410836279
【發(fā)明人】李奇, 王世聯, 賈懷茂, 樊元慶, 劉蜀疆, 趙允剛, 張新軍
【申請人】北京放射性核素實驗室
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月26日