CN101526622A

CN101526622A - 用于辐射监测的探测器设备

Info

Publication number: CN101526622A
Application number: CN200810101351A
Authority: CN
Inventors: 李元景; 缪庆文; 李荐民; 张清军; 王永强; 代主得; 李树伟
Original assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: CN101526622B

Abstract

公开了一种用于辐射监测的探测器设备，包括：电离室部分，包括外壳和电极部分；电路部分，对来自电极部分的电信号进行处理；以及金属密封盒；其中，所述电路部分设置在所述金属密封盒中。另外，将球形充气电离室、信号放大/数据处理电路、金属密封盒等部件全部置于绝缘罩中，可以进一步提高整个探测器设备对恶劣环境的适应性。另外，在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏蔽作用，提高信号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能稳定，提高测量精度。

Description

用于辐射监测的探测器设备

技术领域

本发明涉及环境辐射监测技术领域，具体涉及一种用于辐射监测的探测器设备。

技术背景

核电作为一种洁净的能源，也有其自身的缺点，即核能具有放射性。因此，对核电站周围大片区域进行环境辐射监测是非常重要的，特别是直接反映当地放射性水平的γ射线的探测器设备的研制极为必要。

目前，国内外针对环境γ射线监测的探测器较少。我国生产的环境γ谱仪(如北京核仪器厂的BH1324F)，虽然性能很强，测量误差低，但是它们只能对采样进行分析，并不是专门为环境本底γ射线辐射监测的设计。而且，该系统太过庞大和复杂，也不能满足实时和可移动的环境检测要求。

另外，X-γ个人剂量计(如FJ376G1)虽然具有可移动性，但能量响应差，且不适合长期监测。

通常用于环境监测的探测器主要分为三类：盖革-弥勒计数管、闪烁探测器和气体电离室探测器。

盖格-弥勒虽然结构简单、造价便宜，但是它对高压电源的稳定性要求高，同时对粒子种类和能量不敏感，用于环境剂量检测较为困难。

虽然闪烁体(如广泛使用的碘化铯和钨酸镉等)具有很高的探测效率，但发光效率受到温度的影响，稳定性较差。

高压充气电离室的原理是依靠电极收集射线在所充气体内产生的电子-离子对，然后输出电子，具有暗电流小、对温度不敏感、对高压要求不严格、工作寿命长的特点，已被广泛用于环境辐射监测中。

但是，由于现有的电离室和相应放大/数据采集电路是分开的，探测器整体密封性较差，常常无法耐受各种恶劣的气候条件，特别是在长期潮湿或空气成份不明的混杂环境下，电离室的极间电容容易出现波动，高压电极通过绝缘层传到信号极的漏电流也会发生变化，这样必然影响电离室的信号输出，从而影响测量精度。

另外，复杂的外界电磁场也会干扰到从电离室信号极引出到放大电路部分的弱电流信号，导致噪声增大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于辐射监测的球形电离室探测设备，能够可以提高整个探测器设备对恶劣环境的适应性。另外，根据本发明的实施例，由于在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏蔽作用，提高信号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能稳定，提高测量精度。

在本发明的一个方面，提出了一种用于辐射监测的探测器设备，包括：电离室部分，包括外壳和电极部分；电路部分，对来自电极部分的电信号进行处理；以及金属密封盒；其中，所述电路部分设置在所述金属密封盒中。

优选地，所述探测器设备还包括：绝缘外罩，用于将电离室部分、电路部分和金属密封盒置于其中。

优选地，在所述绝缘外罩的外层镀导电膜。

优选地，所述金属密封盒还包括：多层电路板，将金属密封盒内、外的信号及供电线路端口连接起来。

优选地，所述电极部分包括位于中心的电极球和电极杆，其中外壳和电极球分别为电离室的高压两极。

优选地，中心电极球经由电极杆、绝缘密封头与密封焊盘相连，密封焊盘又与外壳相连。

优选地，所述绝缘密封头具有信号极，所述电信号经由绝缘密封头的信号极和导线连接到电路部分。

优选地，外壳、电极球和密封焊盘由不锈钢、铝合金或铜合金制成。

优选地，电极杆、绝缘密封头、密封焊盘、排气管两两间通过氩弧焊方式进行连接。

优选地，绝缘密封头的各个组成部分采用金属-陶瓷封接技术封装。

优选地，金属密封盒包括由密封盒上盖、绝缘支柱、密封橡胶圈、密封用多层电路板、密封盒下盖、螺钉和绝缘垫套。

优选地，通过在多层电路板同一内层或不同的内层上设计信号线路和供电线路，将金属密封盒内外信号及供电线路端口连通起来。

优选地，电路部分通过绝缘支柱连接到金属密封盒上盖；金属密封盒上下盖间通过螺钉连接，并且在下盖和螺钉之间增加绝缘套。

优选地，电路部分与密封用多层电路板采用导线连接，经过电路部分处理后的信号再通过导线和密封用多层电路板传到金属密封盒外。

本发明的高压球形充气电离室探测器设备简单、牢靠，角响应好，工作性能稳定，环境适应性强，可以广泛安装在各类核设施周围、核应急预警系统以及政府民防部门，用于对核电站、核设施等早期和不可预期的放射性释放实施有效的监测。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：

图1示出了高压球形充气电离室探测器的整体结构示意图。

图2是电离室组成结构示意图。

图3示出了密封焊盘和绝缘密封头焊装局部放大图。

图4示出了数据处理电路板及金属密封盒的结构示意图。

图5是图4中K部分的局部放大示意图。

图6是图4中J部分的局部放大示意图。

附图标记列表：

1：球形充气电离室

2：信号放大/数据处理电路板

3：金属密封盒

4：绝缘外罩

101：电极球

102：电极杆

103：外壳上半球

104：外壳下半球

105：密封焊盘

106：绝缘密封头

107：排气管

202：数据/电源连接线

301：密封盒上盖

302：绝缘支柱

303：密封橡胶圈

304：密封用多层电路板

305：接线柱(或接线插座)

306：密封盒下盖

307：内六角圆柱头螺钉

308：绝缘套垫

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。

如图1所示，本发明实施例的探测器设备包括高压球形充气电离室1、信号放大/数据处理电路板(电路部分)2、金属密封盒3和绝缘外罩4等。

如图2，高压球形电离室1包括球形外壳的上半球103、球形外壳的下半球104、处于球形中心的电极球101、电极杆102、绝缘密封头106、密封焊盘105及排气管107等。

包括上半球103和下半球104的球形外壳和位于中心的电极球101分别为电离室1的高压两极，中心的电极球101经由电极杆102、绝缘密封头106与密封焊盘105相连，密封焊盘105又与外壳相连。

球形电离室1的外壳和中心的电极球101和密封焊盘105均可以由不锈钢、铝合金或铜合金制成。为方便焊接，作为高压极的外壳，由上下两半球制成(图2中103为外壳上半球，104为外壳下半球)，中心的电极球101为收集极，连接它的电极杆102穿过绝缘密封头106将信号送到信号放大电路。

以下几种部件之间，采用氩弧焊方式连接：密封焊盘105和外壳下半球104(图3：A)；密封焊盘105和绝缘密封头106(图3：B)；密封焊盘105和排气管107(图3：C)；密封焊盘105和密封盒上盖301(图3：D)、外壳上半球103和外壳下半球104(图2：L)。

绝缘密封头106各组成部分采用金属陶瓷封接工艺封装(如图3：E、F、G)。

为了保证气密性和安全性，在安装、焊接完毕后要进行严格的氦检漏和耐压测试。测试合格后，球内充入高压的，例如2.5Mpa的氩气、甲烷、氮气或它们的混合气。

如图4所示，为了增加探测器电路信号的稳定性和耐候性，将绝缘密封头106的弱信号引出端和信号放大/数据处理电路2全部安放在密闭的金属密封盒3中。

金属密封盒3包括密封盒上盖301、绝缘支柱302、密封橡胶圈303、密封用多层电路板304、密封盒下盖306、螺钉307和绝缘垫套308等。

金属密封盒3整体采用圆筒形结构，其关键密封部件从上到下按如下顺序排列：密封盒上盖301、上部的密封橡胶圈303、密封用多层电路板304、下部的密封橡胶圈303、密封盒下盖306(如图4：K、图5)，它们由内六角圆柱头螺钉307和绝缘套垫308串联起来(如图4：J、图6)；

依据信号放大/数据处理电路板2具体的外形要求，金属密封盒3可以是大小不同的圆形、方形或其他形状的。

信号放大/数据处理电路板2通过绝缘支柱302连接到金属密封盒3的上盖301(图4：H、I)。绝缘套垫308和绝缘支柱302的共同使用，可以保证金属密封盒3内部的信号放大/数据处理电路板2、数据/电源连接线202等与球壳高压隔绝开来。

密封用多层电路板304是二层或二层以上的，通过在多层电路板同一内层或不同的内层上设计信号线路和供电线路，可以将密封盒3内外信号及供电线路端口连接起来。

信号放大/数据处理电路板2通过绝缘支柱302连接到密封盒上盖301。密封盒上下盖306间通过螺钉307连接，并且在下盖306和螺钉307之间增加绝缘套308。由绝缘密封头106的信号极引出的弱电流信号通过导线连接到信号放大/数据处理电路板2上。信号放大/数据处理电路板2与密封用多层电路板304采用导线连接，经过前者处理后的信号再通过导线和密封用多层电路304板传到金属密封盒3外供下一步使用。

例如密封用多层电路板304可以采用四层PCB设计，中间一层走信号线路，中间另一层走供电线路。由绝缘密封头106导出的信号通过细导线连接到信号放大/数据处理电路板2(或者是106直接焊接到信号放大/数据处理电路2上)。

信号放大/数据处理电路板2与密封用多层电路板304采用导线202连接，经过前者处理后的信号可以通过202和密封用多层电路板304传到密封盒3外的接线柱或接线插座305上。

为了提高整个探测器的耐候性，将前述球形充气电离室1、信号放大/数据处理电路板2和金属密封盒3全部置于绝缘外罩4中。绝缘外罩由绝缘罩和绝缘支座两部分组成，二者通过内六角螺钉连接，其材质采用聚乙烯或者工程塑料ABS。另外，在绝缘外罩整体上镀一层导电膜。

如上所述，由于将电离室信号极及具有放大、采集、转换等功能的电路部分密封到盒中，并通过一组包括多层电路板在内的特殊结构部件将密封盒内、外的信号及供电线路端口连通起来，降低了外界环境对信号处理的影响。

另外，将球形充气电离室、信号放大/数据处理电路、金属密封盒等部件全部置于绝缘罩中，可以进一步提高整个探测器设备对恶劣环境的适应性。

另外，在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏蔽作用，提高信号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能稳定，提高测量精度。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1、一种用于辐射监测的探测器设备，包括：

电离室部分，包括外壳和电极部分；

电路部分，对来自电极部分的电信号进行处理；以及

金属密封盒；

其中，所述电路部分设置在所述金属密封盒中。

2、根据权利要求1所述的探测器设备，还包括：绝缘外罩，用于将电离室部分、电路部分和金属密封盒置于其中。

3、根据权利要求2所述的探测器设备，其中在所述绝缘外罩的外层镀导电膜。

4、根据权利要求1到3之一所述的探测器设备，其中所述金属密封盒包括：多层电路板，将金属密封盒内、外的信号及供电线路端口连接起来。

5、根据权利要求1所述的探测器设备，其中所述电极部分包括位于中心的电极球和电极杆，其中外壳和电极球分别为电离室的高压两极。

6、根据权利要求5所述的探测器设备，其中中心电极球经由电极杆、绝缘密封头与密封焊盘相连，密封焊盘又与外壳相连。

7、根据权利要求6所述的探测器设备，其中，所述绝缘密封头具有信号极，所述电信号经由绝缘密封头的信号极和导线连接到电路部分。

8、根据权利要求5所述的探测器设备，其中外壳、电极球和密封焊盘由不锈钢、铝合金或铜合金制成。

9、根据权利要求5所述的探测器设备，其中电极杆、绝缘密封头、密封焊盘、排气管两两间通过氩弧焊方式进行连接。

10、根据权利要求5所述的探测器设备，其中绝缘密封头的各个组成部分采用金属-陶瓷封接技术封装。

11、根据权利要求1所述的探测器设备，其中金属密封盒包括由密封盒上盖、绝缘支柱、密封橡胶圈、密封用多层电路板、密封盒下盖、螺钉和绝缘垫套。

12、根据权利要求11所述的探测器设备，其中通过在多层电路板同一内层或不同的内层上设计信号线路和供电线路，将金属密封盒内外信号及供电线路端口连通起来。

13、根据权利要求11所述的探测器设备，其中

电路部分通过绝缘支柱连接到金属密封盒上盖；

金属密封盒上下盖间通过螺钉连接，并且在下盖和螺钉之间增加绝缘套。

14、根据权利要求13所述的探测器设备，其中电路部分与密封用多层电路板采用导线连接，经过电路部分处理后的信号再通过导线和密封用多层电路板传到金属密封盒外。