CN112925004A - β-γ甄别探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种β‑γ甄别探测装置，其包括：透射滤膜，用于阻止α粒子进入探测装置内引起误计数；塑料闪烁体，用于测量β粒子的活度浓度；NaI晶体，用于测量γ光子，得到能谱数据，并输出核素的活度浓度；高温光电倍增管，用于接收γ光子产生的次级电子，并输出电压幅度脉冲信号；分压/前放电路，提供高温光电倍增管和前放电路的输入电源，用于将高温光电倍增管的输出信号加以放大；以及电气接口。相对于现有技术，本发明β‑γ甄别探测装置采用塑料闪烁体+NaI晶体的组合方式，能够同时监测β‑γ核素。

Description

β-γ甄别探测装置

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种β-γ甄别探测装置，可用于核电设施相关的气态排出流中气溶胶放射性监测。

背景技术

在核电技术领域，气溶胶监测产品包括α、β监测仪和γ监测仪。α、β应用在核电厂烟囱排气放射性监测***和区域人员辐射监测***，采用高分辨率PIPS半导体探测器，对α、β能谱进行分析，γ监测仪一般使用NaI探测器，具备核素识别和活度测量功能。

但是，现有技术中没有能同时监测β-γ核素的β-γ甄别探测装置，且现有气溶胶监测产品也无法适应高温(150℃～160℃)气态流环境。

有鉴于此，确有必要提供一种可同时监测β-γ核素的β-γ甄别探测装置。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种可同时监测β-γ核素的β-γ甄别探测装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种β-γ甄别探测装置，其包括：

透射滤膜，用于阻止α粒子进入探测装置内引起误计数；

塑料闪烁体，用于测量β粒子的活度浓度；

NaI晶体，用于测量γ光子，得到能谱数据，并输出核素的活度浓度；

高温光电倍增管，用于接收γ光子产生的次级电子，并输出电压幅度脉冲信号；

分压/前放电路，提供高温光电倍增管和前放电路的输入电源，用于将高温光电倍增管的输出信号加以放大；以及

电气接口。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述透射滤膜为镀铝聚乙烯作膜。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述NaI晶体和高温光电倍增管之间设有石英玻璃。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述透射滤膜紧附在塑料闪烁体表面，探测时透射滤膜与吸附滤纸(气溶胶α-β-γ核素)之间的间隙为10～15mm。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述电气接口为高压电源和信号通讯分别独立的BNC接口。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述NaI晶体上下表面采用石英玻璃封装，侧面采用铝制外壳封装。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述铝制外壳厚度1-2mm。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述塑料闪烁体和NaI晶体之间设有石英玻璃片，用于阻止高能量的β粒子进入NaI晶体。

作为本发明β-γ甄别探测装置的一种改进，所述塑料闪烁体可承受不低于170℃的高温。

相对于现有技术，本发明β-γ甄别探测装置采用塑料闪烁体+NaI晶体的组合方式，能够同时监测β-γ核素。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明β-γ甄别探测装置及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本发明β-γ甄别探测装置的结构示意图。

其中：10-透射滤膜；20-塑料闪烁体；30-石英玻璃；40-NaI晶体；50-石英玻璃；60-高温光电倍增管；70-分压/前放电路；80-电气接口；铝制外壳-90。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1所示，本发明提供了一种β-γ甄别探测装置，其包括：

透射滤膜10，用于阻止α粒子进入探测装置内引起误计数；

塑料闪烁体20，用于测量β粒子的活度浓度；

NaI晶体40，用于测量γ光子，得到能谱数据，并输出核素的活度浓度；

高温光电倍增管60，用于接收γ光子产生的次级电子，并输出电压幅度脉冲信号；

分压/前放电路70，提供高温光电倍增管和前放电路的输入电源，用于将高温光电倍增管的输出信号加以放大；以及

电气接口80。

根据本发明β-γ甄别探测装置的一个实施方式，透射滤膜10为镀铝聚乙烯作膜，覆盖在探测装置的前端，能够避免α粒子进入引起误计数，探测时透射滤膜10与被测吸附滤纸之间的间距为10～15mm。

根据本发明β-γ甄别探测装置的一个实施方式，塑料闪烁体20作为有机闪烁体，能够针对β射线测量，具有高响应、高探测效率特点。

塑闪测量β具有高响应、高探测效率特点，同时控制塑闪的厚度，可以极大的降低其对γ光子的响应，减少γ光子带来的串扰。

根据本发明β-γ甄别探测装置的一个实施方式，NaI晶体40和高温光电倍增管60之间设有石英玻璃50，能够阻止高能量的β粒子进入NaI晶体40内部，让其产生的相互作用湮没在石英玻璃50中，消除NaI的能量沉积。

在图示实施方式中，β-γ甄别探测装置采用NaI晶体40，γ光子与晶体***发生相互作用(光电效应、康普顿散射和电子对效应)，相互作用结果产生次级电子，γ光子的能量随之转化为次级电子动能，激发晶体内荧光物质发出荧光，进而射向光电倍增管(PMT)，该类型晶体具有较高的探测效率，能量分辨率好的优点。NaI晶体40具有较高的光产额，同时高温160℃时，光产额降低到常温下0.9倍，适合高温环境。

在图1所示的实施方式中，高温光电倍增管60为高温PMT，透射光子通过光导射向光电倍增管的阴极产生光电子，经加速聚焦后射向“打拿极(倍增极)”，最后由阳极收集后输出电压幅度脉冲。根据本发明的其他实施方式，高温光电倍增管60也可以采用硅基SIPM。

在图示实施方式中，分压/前放电路70，提供高温光电倍增管和前放电路的输入电源，用于将高温光电倍增管的输出信号加以放大。电气接口80为高压电源和信号通讯分别独立的BNC接口。

根据本发明β-γ甄别探测装置的一个优选实施方式，NaI晶体40的上下表面采用石英玻璃30、50封装，位于-塑料闪烁体20和NaI晶体40之间的石英玻璃30可用于阻止高能量的β粒子进入NaI晶体。NaI晶体40的侧面采用铝制外壳90封装，铝制外壳90的厚度1-2mm。通过石英玻璃30、50和铝制外壳90对NaI晶体40的封装，可防止因晶体受潮解导致的闪发故障。

需要说明的是，本发明β-γ甄别探测装置通过高温测试，探测晶体高温下的光子产额、探测效率均不受影响，塑料闪烁体20可承受不低于170℃的高温。

结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明β-γ甄别探测装置采用塑料闪烁体+NaI晶体的组合方式，利用探测装置前端的塑料闪烁体20实现人工β放射性气溶胶的活度浓度测量，利用后端NaI晶体40实现塑料闪烁体20中γ本底计数反符合扣除，以得到总β测量计数，因此能够同时监测β-γ核素。通过对核设施低、中放废物和燃料包壳破损后的气态排出流放射性核素实现有效监测，为国家核***和环保部门对于评价核动力厂关于气载放射性流出物的年释放量的总体要求提供了参考依据，保障了居民的生存健康环境。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种β-γ甄别探测装置，其特征在于，包括：

透射滤膜，用于阻止α粒子进入探测装置内引起误计数；

塑料闪烁体，用于测量β粒子的活度浓度；

NaI晶体，用于测量γ光子，得到能谱数据，并输出核素的活度浓度；

高温光电倍增管，用于接收γ光子产生的次级电子，并输出电压幅度脉冲信号；

分压/前放电路，提供高温光电倍增管和前放电路的输入电源，用于将高温光电倍增管的输出信号加以放大；以及

电气接口。

2.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述透射滤膜为镀铝聚乙烯作膜。

3.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述NaI晶体和高温光电倍增管之间设有石英玻璃。

4.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述透射滤膜紧附在塑料闪烁体表面，探测时透射滤膜与吸附滤纸之间的间隙为10～15mm。

5.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述电气接口为高压电源和信号通讯分别独立的BNC接口。

6.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述NaI晶体上下表面采用石英玻璃封装，侧面采用铝制外壳封装。

7.根据权利要求6所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述铝制外壳的厚度为1-2mm。

8.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述塑料闪烁体和NaI晶体之间设有石英玻璃片，用于阻止高能量的β粒子进入NaI晶体。

9.根据权利要求1所述的β-γ甄别探测装置，其特征在于，所述塑料闪烁体可承受不低于170℃的高温。

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