CN2537986Y - 氡钍分析仪 - Google Patents

Abstract

一种氡钍分析仪，包括闪烁室、探头及计数测量装置，其中闪烁室的内壁涂有硫化锌闪烁体，探头中包括光电倍增管及分压器，计数测量装置为PC机，在探头与PC机之间连接有脉冲电路，此脉冲电路包括脉冲放大器、单道脉冲甄别器及脉冲成型器。通过增加脉冲电路使得PC机能够作为计数测量装置读取探头收集的脉冲信号，从而是整套仪器的体积大为减小，而且不再需要手工计数等操作，测量及计算均由计算机程序完成，自动化程度明显提高，可靠性也有了更好的保证。本实用新型用于进行放射性元素镭钍含量的射气测量装置，也可用于测定水样品及坑道中微量氡射气的浓度，以及室内微量氡射气。

Description

氡钍分析仪

技术领域

本实用新型属于一种辐射测量装置，具体的说是一种氡钍分析仪。

背景技术

在现有技术中，室内氡钍分析仪是由FD-125型室内氡钍分析仪与FH408自动定标器组成的，其中FD-125型室内氡钍分析仪包括闪烁室与探头，FH408自动定标器是计数测量装置，这套仪器为核工业生产厂70年代中期产品。其缺点在于：体积大，自动化程度低，需要手工计数并计算，且时有故障发生，不仅费事费工、效率低下，而且可靠性差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种体积小、自动化程度高、准确可靠的氡钍分析仪。

本实用新型的目的是通过以下方案实现的：一种氡钍分析仪，包括闪烁室、探头及计数测量装置，其中闪烁室的内壁涂有硫化锌闪烁体，探头中包括光电倍增管及分压器，所述的计数测量装置为PC机，在探头与PC机之间连接有采集光电脉冲的功能模块电路，功能模块电路包括脉冲放大器、单道脉冲甄别器及脉冲成型器，探头与脉冲放大器连接，脉冲放大器与单道脉冲甄别器连接，单道脉冲甄别器与脉冲成型器连接。

本实用新型的效果在于：通过增加功能模块电路使得PC机能够作为计数测量装置读取探头收集的脉冲信号，从而使整套仪器的体积大为减小，而且不再需要手工计数等操作，测量及计算均由计算机程序完成，自动化程度明显提高，可靠性也有了更好的保证。

附图说明

本实用新型具有两个附图：

图1为氡钍分析仪的组成示意图；

图2为脉冲电路的电路图。

图中1.闪烁室(ZnS)2.探头(光电倍增管)3.脉冲电路4.脉冲放大器5.单道脉冲甄别器6.脉冲成型器7.PC机8.PC机电源9.低压模块10.高压模块

具体实施方案

在具体实施方案中，探头2是密封式结构，内装有光电倍增管、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有机玻璃端窗相接。闪烁室1是由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内有两块相交的晶体隔板，安装隔板时一定要把两个气嘴隔开，射气的流动方向必须是由一气嘴进气后，围绕闪烁室转一周才能从另一气嘴流出，如装配错误，则对排除本底及测钍射气时有较大的影响。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。闪烁室体积为500ml。

低压模块9为脉冲电路3提供12V的稳定电压。

光电倍增管工作时，高压模块10应提供+800～+1200V高压，高压选择是通过仪器面板上高压调节实现。

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。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动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，计数器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。

由于光电倍增管输出的负脉冲电压幅度较小，且光电倍增管是高输出内阻器件，不能用来直接触发数据采集卡，为此采用CMOS放大器与门电路设计了放大器4、甄别器5、成型器6等电路。输出同一标准计数脉冲送PC机进行采集计数测量。

放大器4由F₁F₂两极放大器组成，作用是放大光电脉冲。

光电倍增管输出经阻容耦合电路R₁C₁送到放大器F₁，为保证放大量，又经阻容耦合电路R₅C₂送到放大器F₂，输出放大的光电脉冲。

甄别器5由M₁M₂M₃M₄M₅组成，W₁W₂为上下甄别器提供可调甄别阈电压，R₁₁WY₁，R₁₂WY₂为上下阈电压源，M₃M₆M₇Y₁组成符合电路，其作用是接收放大器输出并对光电脉冲进行甄别，甄别掉无效脉冲与噪声，输出有效的光电脉冲。

成型器6由Y₂M₈C₇R₁₅组成的单稳态电路实现成型。作用是对甄别器输出的光电脉冲并加工成型，输出同一标准计数脉冲，送采集卡。

采集卡安装在PC机内，其计数测量是通过计数采集卡启动测量程序实现的。

PC机7(Personal Computer)用于采集计数测量。PC机通过VB(Visual Basic即可视Basic)应用程序的执行，实现采集计数、读数、计算、打印与保存。除数据存取、查看、检查、备份等功能外，还有专用功能程序：本底测量程序、空白测量程序、样品测量程序、装置系数标定程序。

程序编写的依据是国家标准：岩石样品中²²⁶Ra的分析方法射气法GB/T13073-91。

仪器质量检验程序编写的依据是行业标准：放化镭测量装置效验方法Q/AS.J-06.505-93。

程序编写中用到的计算公式有：1.样品测量公式：

         Q＝{[(Kα(pjz-bd))/(1-e^-0.1813t)]-kb}/z1式中：pjz  平均值      (计数/60s)

    bd   平均本底    (计数/60s)

    t    积累时间   (d)＝测量时间-封闭时间  (d)

    kb   空白含量/活度    (g)/(Bq)

    z1   质量(g)

    Kα  标定系数(Bq/g/脉冲)2.平均值pjz计算公式：

        pjz＝(N1+N2+......Nn)/n

式中：n....测量次数

      N1，N2...Nn.......n次测量值3.放射性统计涨落的标准误差S2计算公式：

表示一组测量值是否符合统计涨落规律，其值落在pjz±S2范围内的几率为68.27％，一组测量值达到这一要求，那就说这一组测量值符合统计涨落规律，这一组测量值是准确的。

 S2＝(pjz)^1/2

 使用条件：平均值pjz＞100时可用。4.读数超差判别公式：

一组测量值中某值与平均值pjz差的绝对值大于二倍平均值pjz的平方根时，该值超差。

|Ni-pjz|＞2(pjz)^1/2

原使用条件：每个样品只取二个读数时，舍去一个还要再测量一次，补足二个读数，现在已扩用。5.均方误差S1计算公式：

表示一组测量值的精确程度。精确程度越高即S1越小，表示测量值很集中，测量值之间很接近，离散程度小；反之，当S1越大，表示测量值很集中，测量值之间很接近，那就是精确度不好。均方误差 $S1={[\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{Ii}-I)}^2/(n-1)]}^{1/2}$ 6.仪器稳定性判别公式

                     S1/S2＜1.5

公式成立，则仪器稳定性达到测量要求。检查仪器稳定性应采用稳定的α标淮源。

当S1/S2＞1  表示一组测量值间的离散程度大于统计涨落的标准误差S2；

当S1/S2＝1  表示一组测量值间的离散程度与统计涨落的标准误差S2一致；

当S1/S2＜1  表示一组测量值间的精确度高；

当S1/S2＞1.5  表示一组测量值间的离散程度大到使仪器已经不能应用于测量，这时如果闪烁室α标淮源没有问题，那就是仪器稳定性出了问题。检查问题顺序是：闪烁室α标准源—探测器—漏光否—PC机—电压—各电路的检查；或关闭电源，稍后再次启动仪器，检查仪器稳定性再次不合格时，应检修。7.探测效率

在一定的高压和阀电压条件下，测量标准源(GBW04313，或GBW04314，或GBW04315)。每60秒记录一次，连续记录5～10个读数，求其算术平均值，按下式计算测量装置的探测效率： $\mathrm{\ϵ}\%=\frac{\mathrm{pjz}}{A_{\mathrm{Ra}}\left({1-e}^{-\mathrm{\λt}}\right)\×60s}\×100$ 式中：A_Ra为镭标准源活度(Bq)(1-e^-λt)为氡的积累系数

pjz读数的算术平均值

要求ε％＞180％(或者当公式不乘100，即不用％表示，则ε＞1.8)。

Claims (4)

1.一种氡钍分析仪，包括闪烁室、探头及计数测量装置，其中闪烁室的内壁涂有硫化锌闪烁体，探头中包括光电倍增管及分压器，其特征在于所述的计数测量装置为PC机，在探头与PC机之间连接有脉冲电路，脉冲电路包括脉冲放大器、单道脉冲甄别器及脉冲成型器，探头与脉冲放大器连接，脉冲放大器与单道脉冲甄别器连接，单道脉冲甄别器与脉冲成型器连接。

2.如权利要求1所述的氡钍分析仪，其特征在于单道脉冲甄别器由M₁M₂M₃M₄M₅组成，W₁W₂为上下甄别器提供可调甄别阈电压，R₁₁WY₁，R₁₂WY₂为上下阈电压源，M₃M₆M₇Y₁组成符合电路，其作用是接收放大器输出并对光电脉冲进行甄别。

3.如权利要求1或2所述的氡钍分析仪，其特征在于脉冲成型器由Y₂M₈C₇R₁₅组成的单稳态电路实现成型，作用是对甄别器输出的光电脉冲并加工成型，输出同一标准计数脉冲，送采集卡。

4.如权利要求3所述的氡钍分析仪，其特征在于脉冲放大器由F₁F₂两极放大器组成，作用是放大光电脉冲，光电倍增管输出经阻容耦合电路R₁C₁送到放大器F₁，又经阻容耦合电路R₅C₂送到放大器F₂，输出放大的光电脉冲。

Images