CN101937090A - 一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头 - Google Patents
一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其由探头前罩、屏蔽外壳、掺铊碘化钠闪烁体、第一光导、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体、第二光导、光电倍增管和前置放大电路依次连接组成。本发明利用塑料闪烁体的高灵敏度和掺铊碘化钠闪烁体、掺银硫化锌闪烁体的能量补偿，可以在宽量程，高剂量的混合伽玛辐射场下检测X-γ射线周围剂量当量率，能量响应好，灵敏度高，角响应好。
Description
技术领域
本发明涉及一种X-γ辐射测量装置，特别涉及一种X-γ周围剂量当量率仪探头。
背景技术
在环境监测、卫生防疫、无损检测、工业探伤、进出口商检、放射医疗、建材、石油化工、地质普查、机场、车站、码头、港口、废钢铁、核实验室等需进行辐射环境与辐射防护检测的场合，需要环境级的剂量率仪，进行剂量当量率、吸收剂量率的测量。要求测量仪器在30KeV-7MeV能量响应好(除能精确测量高能γ射线外，还要能对低能X、γ射线进行准确测量)，剂量线性好，角响应好，灵敏度高。
现有的剂量率仪多采用电离室、掺铊碘化钠闪烁体、G-M管、塑料闪烁体等探测器。电离室探测器受环境影响大，探测效率低；塑料闪烁体的耐温和耐辐射性较好，衰减时间短，适合高计数率的情况下应用，但低能射线(≤120KeV)的能量响应较差；G-M管探测器的高能剂量响应较差，灵敏度低；而掺铊碘化钠闪烁体低能射线能量响应好，但剂量响应差。现有剂量率仪采用的电离室、掺铊碘化钠闪烁体、G-M管、塑料闪烁体等探测器均不能很好的满足测量要求。
基于上述，如何设计一种测量范围宽，能量响应好，探测效率高，角响应好，工作稳定可靠的X、γ射线周围剂量当量率探头，以适合现有环境监测和辐射防护工作的需要，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，用于解决现有的剂量率仪所存在的仪器灵敏度较低，能响不宽，量程窄，不能很好满足测量要求的问题。
为了能够达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，所述探头包括探头前罩、屏蔽外壳、掺铊碘化钠闪烁体、第一光导、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体、第二光导、光电倍增管以及前置放大电路，所述探头前罩设置在所述屏蔽外壳的前端，所述掺铊碘化钠闪烁体、第一光导、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体、第二光导、光电倍增管以及前置放大电路依次设置在所述屏蔽外壳内，所述掺铊碘化钠闪烁体通过第一光导与所述塑料闪烁体的前端耦合，所述塑料闪烁体的后端通过第二光导与所述光电倍增管耦合，所述光电倍增管与所述前置放大电路电连接，所述掺银硫化锌闪烁体覆盖在所述塑料闪烁体的外表面上。
在上述技术方案的基础上，本发明对技术方案的进一步优化如下：
所述探头前罩由能吸收低能辐射的材料制成。
所述第一光导和第二光导为光学级硅油、光学环氧树脂或者光学级硅凝胶。
所述塑料闪烁体为圆柱状，直径为50-100mm，厚度为50-100mm，外表面抛光。
所述掺铊碘化钠闪烁体为圆片状，直径为20-80mm，厚度为1-20mm。
所述掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-20mm，并且覆盖在所述塑料闪烁体前端面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-10mg/cm2，覆盖在所述塑料闪烁体的侧面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-15mg/cm2，覆盖在所述塑料闪烁体后端面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-20mg/cm2。根据上述技术方案得到的本发明具有如下特点：
(1)本发明采用掺铊碘化钠闪烁体、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体复合探测器，弥补了电离室、掺铊碘化钠闪烁体、G-M管、塑料闪烁体等单一探测器在探测性能方面的不足；
(2)其中在塑料闪烁体的外表面覆盖掺银硫化锌闪烁体，提高对30keV-80keV低能辐射的灵敏度；
(3)在塑料闪烁体的前端耦合掺铊碘化钠闪烁体，提高对80keV-400keV中能辐射的灵敏度；
(4)探头前罩的材质为吸收低能辐射的材料，能够有效的抑制探头中的掺铊碘化钠闪烁体对低能光子响应过大的缺点，并改善角响应。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明提供的高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头主要由探头前罩1、屏蔽外壳2、掺铊碘化钠闪烁体3、第一光导4、塑料闪烁体5、掺银硫化锌闪烁体6、第二光导7、光电倍增管8和前置放大电路9组成。
其中，探头前罩1与屏蔽外壳2相适应，并设置在屏蔽外壳2的前端。
在屏蔽外壳2的内部设置有掺铊碘化钠闪烁体3、第一光导4、塑料闪烁体5、掺银硫化锌闪烁体6、第二光导7、光电倍增管8和前置放大电路9。
本发明中的掺铊碘化钠闪烁体3为圆片状，直径为20-80mm，厚度为1-20mm，其可以提高探测器对80keV-400keV中能光子的响应。在设置时，其安置在屏蔽外壳2内部的前端。
塑料闪烁体5为圆柱状，直径为50-100mm，厚度为50-100mm，外表面抛光。塑料闪烁体5的前端通过第一光导4与安置在屏蔽外壳2内部前端的掺铊碘化钠闪烁体3耦合，而后端通过第二光导7与光电倍增管8耦合。
进一步的，塑料闪烁体5的前端(即靠近掺铊碘化钠闪烁体3的一端)、侧面以及后端覆盖不同厚度的掺银硫化锌闪烁体6，这样可以提高探测器对30keV-80keV低能光子的响应，改善探测器的角响应，同时也对塑料闪烁体起到很好的蔽光效果。
具体覆盖时，在塑料闪烁体5前端面覆盖厚度为1-10mg/cm2的掺银硫化锌闪烁体6，在塑料闪烁体5的侧面覆盖厚度为1-15mg/cm2的掺银硫化锌闪烁体6，在塑料闪烁体5的后端面覆盖厚度为1-20mg/cm2的掺银硫化锌闪烁体6。光电倍增管8与前置放大电路9进行电连接，前置放大电路9采用常用的适合高计数率的电流频率转换器。
经上述方案，能够得到由掺铊碘化钠闪烁体、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体组成的复合探测器，其利用塑料闪烁体的高灵敏度和掺铊碘化钠闪烁体、掺银硫化锌闪烁体的能量补偿，可以在宽量程，高剂量的混合伽玛辐射场下检测X-γ射线周围剂量当量率，能量响应好，灵敏度高，角响应好，从而有效的弥补了电离室、掺铊碘化钠闪烁体、G-M管、塑料闪烁体等单一探测器的不足。
为进一步优化本发明，探头前罩1采用吸收低能辐射的材料制成，这样能够有效抑制探头中的掺铊碘化钠闪烁体3对低能光子响应过大的缺点，并改善角响应。
同时，本发明中涉及到的第一光导4和第二光导7可以为光学级硅油、光学环氧树脂或者光学级硅凝胶。
基于上述技术方案，本发明的具体实施如下：
实施例1
在本实施例中，探头前罩1采用不锈钢制成，屏蔽外壳2采用铝制成，第一光导4和第一光导7均采用光学级硅油。掺铊碘化钠闪烁体3尺寸为Φ40×3mm，塑料闪烁体5尺寸为Φ75×75mm，塑料闪烁体5的前端、侧面以及后端分别覆盖2mg/cm2、1mg/cm2及5mg/cm2厚度的掺银硫化锌闪烁体6，光电倍增管8采用北京滨松CR105光电倍增管。
按照上述设计方案形成相应的复合探头(具体连接关系如上所述，此处不加以赘述)，该探头通过相应的实验测量，在137Cs源下，测得的伽玛灵敏度为2000CPS/(μSv·h-1)，能量范围为40keV-10MeV，剂量率为nSv/h到mSv/h。X-γ周围剂量当量率探头灵敏度高，量程宽，能量响应好，角响应好。
实施例2
该实施例中，探头前罩1采用不锈钢制成，屏蔽外壳2采用外表面镀铝的ABS塑料制成，第一光导4和第一光导7均采用光学级硅油。掺铊碘化钠闪烁体3尺寸为Φ75×2mm，塑料闪烁体5尺寸为Φ90×90mm，塑料闪烁体5的前端、侧面以及后端分别覆盖3mg/cm2、1.5mg/cm2及6mg/cm2厚度的掺银硫化锌闪烁体6，光电倍增管8采用PHOTONIS XP5300光电倍增管。
按照上述设计方案形成相应的复合探头(具体连接关系如上所述，此处不加以赘述)，该探头通过相应的实验测量，在137Cs源下，测得的伽玛灵敏度为3000CPS/(μSv·h-1)，能量范围为30keV-10MeV，剂量率为nSv/h到mSv/h。由上可知X-γ周围剂量当量率探头灵敏度高，量程宽，能量响应好，角响应好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述探头包括探头前罩、屏蔽外壳、掺铊碘化钠闪烁体、第一光导、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体、第二光导、光电倍增管以及前置放大电路，所述探头前罩设置在所述屏蔽外壳的前端，所述掺铊碘化钠闪烁体、第一光导、塑料闪烁体、掺银硫化锌闪烁体、第二光导、光电倍增管以及前置放大电路依次设置在所述屏蔽外壳内，所述掺铊碘化钠闪烁体通过第一光导与所述塑料闪烁体的前端耦合，所述塑料闪烁体的后端通过第二光导与所述光电倍增管耦合，所述光电倍增管与所述前置放大电路电连接，所述掺银硫化锌闪烁体覆盖在所述塑料闪烁体的外表面上。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述探头前罩由吸收低能辐射的材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述第一光导和第二光导为光学级硅油、光学环氧树脂或者光学级硅凝胶。
4.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述塑料闪烁体为圆柱状，直径为50-100mm，厚度为50-100mm，外表面抛光。
5.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述掺铊碘化钠闪烁体为圆片状，直径为20-80mm，厚度为1-20mm。
6.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头，其特征在于，所述掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-20mm，并且覆盖在所述塑料闪烁体前端面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-10mg/cm2，覆盖在所述塑料闪烁体的侧面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-15mg/cm2，覆盖在所述塑料闪烁体后端面的掺银硫化锌闪烁体的厚度为1-20mg/cm2。
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