CN103926615A - 2π多丝流气式正比计数器 - Google Patents

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本发明属于剂量测量技术领域，公开了一种2π多丝流气式正比计数器。该计数器为平板型、抽屉式结构，其主要是由计数器外壳和阳极丝、阳极丝架、绝缘框架及源屉组成；所述计数器外壳为由上盖板和壳体侧壁组成的方形框体，源屉通过导轨进出计数器外壳；壳体侧壁上分别设有进气口和出气口；所述阳极丝架为一方形框体，其位于上、下两个绝缘框架之间，其中下方的绝缘框架固定在壳体侧壁上，上方的绝缘框架位于上盖板的下方，壳体侧壁的上部边沿设有密封圈，上盖板与壳体侧壁固定连接；阳极丝固定于阳极丝架上，其中阳极丝为等间距、平行排布的镀金钨丝。该计数器具有有效探测面积高达1000cm2、阳极丝高度平行分布、气体扰动小且电场分布均匀的特点。

Description

2π多丝流气式正比计数器
技术领域
本发明属于剂量测量技术领域，具体涉及一种2π多丝流气式正比计数器。
背景技术
现有的用于核事故、核设施退役等场所的表面污染仪的有效探测面积都大于150cm2，有的甚至高达1000cm2。为了对此类α、β表面污染仪进行刻度或定期校准，通常选用2π多丝流气式正比计数器测量大面积α、β标准源的表面发射率。
国内外通用的2π多丝流气式正比计数器有圆筒状和平板型两种，其中计数器的阳极多为金属细丝，阴极的设计则有多种类型，如中科院生物物理所及中国工程物理研究院设计的正比计数器由分别带有阴、阳极的两个正比计数器组成，形成反符合式；美国ORDELA公司设计8600A款正比计数器的阴极为金属网格状。
由于2π多丝流气式正比计数器的有效探测面积过大会存在阳极金属丝拉直张力不一致及阳极丝间不平行而导致的电场不均匀、稳定性差、表面发射率测量不准确的问题。因此，目前现有的2π多丝流气式正比计数器的有效探测面积最大约为600～700cm2，不能有效满足现场辐射监测和核设施退役中对活性面积达1000cm2的大面积α、β平面源表面发射率的准确定值。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种有效探测面积高达1000cm2、阳极丝高度平行分布、气体扰动小且电场分布均匀的2π多丝流气式正比计数器。(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
2π多丝流气式正比计数器，该正比计数器为平板型、抽屉式结构，其主要是由计数器外壳和位于计数器外壳内部的阳极丝、阳极丝架、绝缘框架及源屉组成；所述计数器外壳为由上盖板和壳体侧壁组成的方形框体，其中壳体侧壁的一面放置源屉，另外三面是由侧板组成的一体化结构；源屉通过导轨进出计数器外壳；壳体侧壁的相对方向的两个侧板上分别设有进气口和出气口，其中进气口内设有进气管，进气管的四周均匀分布有导气孔，工作气体通过进气管进入并充满壳体内部；所述阳极丝架为一方形框体，其位于上、下两个绝缘框架之间，其中下方的绝缘框架固定在壳体侧壁上，上方的绝缘框架位于上盖板的下方，阳极丝架、绝缘框架和上盖板均平行放置；壳体侧壁的上部边沿设有密封圈，上盖板与壳体侧壁固定连接；阳极丝固定于阳极丝架上，其中阳极丝的排布方式为等间距、平行排布。
优选地，所述阳极丝为镀金钨丝，其直径为25～30μm，间距为10～20mm。
优选地，所述阳极丝距离源屉的距离为35～40mm，阳极丝距离上盖板的距离为10～20mm。
优选地，所述阳极丝通过点焊的方式焊接在阳极丝架上；焊接时先将阳极丝的一头点焊在阳极丝架上，然后利用一个恒重的量块将阳极丝的另一头丝拉紧、绷直，再将其点焊在阳极丝架上。
优选地，所述壳体侧壁上还设有高压标准接头和信号接头。
优选地，所述源屉与计数器壳体之间通过密封圈密封。
(三)有益效果
采用本发明提供的2π多丝流气式正比计数器，该计数器在有效面积高达1000cm2的情况下，能够有效满足阳极丝高度平行、坪特性好、气体扰动小、电场均匀且稳定，这主要是由于：
(1)采用直径为25～30μm的阳极丝作为镀金钨丝，并且使阳极丝的间距为10～20mm，使得计数器内电场比较均匀，尽量降低了边缘效应，保证了每根阳极丝之间的灵敏区域能够衔接起来而不出现低场。
(2)采用了特殊的点焊布丝技术，先将阳极丝的一头点焊在阳极丝架上，然后利用一个恒重的量块将阳极丝的另一头丝拉紧、绷直，再将其点焊在阳极丝架上。此种布丝技术使得阳极丝在长达50cm的情况下能够处于绷直、拉紧的状态，且每根丝的张力一致，确保阳极丝之间能够高度平行，完全处于同一平面上。
(3)进气口内部设计了带有导气孔的进气管，使得P-10工作气体通过进气管中的导气孔，均匀地渗透到整个计数器的腔室中，避免了大股气流扰动阳极丝而引起的电场信号不稳定。
附图说明
图1是2π多丝流气式正比计数器结构示意图；
其中1是进气口；2是密封螺栓；3是高压接头；4是上盖板；5是密封圈；6是抽屉面板；7是源屉；8是阳极丝；9是进气管；10是上方绝缘框架；11是阳极丝架；12是壳体侧壁；13是出气口；14是信号接头；
图2是进气管剖面图；
其中15是导气孔。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
2π多丝流气式正比计数器，如图1所示，该正比计数器为平板型、抽屉式结构，其主要是由计数器外壳和位于计数器外壳内部的阳极丝8、阳极丝架11、绝缘框架及源屉7组成；所述计数器外壳为由上盖板4和壳体侧壁12组成的方形框体，其中壳体侧壁12的一面放置源屉7，另外三面是由侧板组成的一体化结构；源屉7通过导轨进出计数器外壳；壳体侧壁12的相对方向的两个侧板上分别设有进气口1和出气口13，其中进气口1内设有进气管9，如图2所示，进气管9的四周均匀分布有导气孔15，工作气体通过进气管9进入并充满壳体内部；所述阳极丝架为一方形框体，其位于上、下两个绝缘框架之间，其中下方的绝缘框架固定在壳体侧壁上，上方的绝缘框架10位于上盖板4的下方，阳极丝架11、绝缘框架和上盖板4均平行放置，壳体侧壁12的上部边沿设有密封圈，上盖板4与壳体侧壁12固定连接；阳极丝8固定于阳极丝架11上，其中阳极丝8为等间距、平行排布的镀金钨丝。其中镀金钨丝的直径为25μm，间距为10mm。阳极丝距离源屉的距离为35mm，阳极丝距离上盖板的距离为10mm。
阳极丝8通过点焊的方式焊接在阳极丝架11上；焊接时先将阳极丝8的一头点焊在阳极丝架11上，然后利用一个恒重的量块将阳极丝8的另一头丝拉紧、绷直，再将其点焊在阳极丝架11上。
壳体侧壁上还设有高压标准接头和信号接头，源屉7与计数器壳体之间通过密封圈密封。
测量具体操作为将平面源放置于源屉7上，然后将其推入计数器，关上源屉7后通过出气口13抽气2min，再通过进气口1充入工作气体P-10，待气体充满计数器腔体后，微启进气阀门，调节进气阀门使流量计指示在约60mL/min，然后开始测量。操作人员通过电子学系统输入计数器工作电压，采用定标器记录经放大甄别后的计数。
采用活性区直径为8mm的241Am点源进行测试，对该大面积2π多丝流气式正比计数器测量装置开展了电场均匀性测试等计量学性能研究，主要测量参数为高压900V，放大倍数50倍，阈值1V。
由于样品托盘尺寸为485mm×350mm，为了在计数器中不同位置准确放置点源，首先在样品托盘上标记好点源放置位置并编号。其中活性区面积40cm×25cm，即1000cm2；阳极丝覆盖区域43.5cm×29cm，面积约为1260cm2。
电场均匀性测试以托盘中心(0，0)位为坐标原点进行测量，每个位置处测量5次，每次测量60s，分别计算给出5次测量结果的平均值、标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)。然后以托盘中心(0，0)位为参考点，并将各位置(X，Y)处测量结果的平均值对参考点(0，0)处平均值进行归一，计算给出每个位置计数平均值对参考点计数平均值的相对偏差。然后利用所有平均值计算其单次测量相对标准偏差，以考察电场的不均匀性。测量结果见表1。
表1电场均匀性测量结果
位置序号 均值 SD RSD 相对偏差
(0,0) 388352.5 391.5 0.10％ 0.0％
(0,+1) 389068.7 416.9 0.11％ 0.2％
(0,+2) 388813.2 567.5 0.15％ 0.1％
(0,+3) 388388.5 635.9 0.16％ 0.0％
(0,+4) 387415.5 616.9 0.16％ -0.2％
(0,+5) 387434.3 412.5 0.11％ -0.2％
(0,+6) 388106.5 658.6 0.17％ 0.0％
(0,+7) 386166.3 468.3 0.12％ -0.5％
(0,+8) 385474.3 343.2 0.09％ -0.7％
(0,-1) 388977.5 669.1 0.17％ 0.2％
(0,-2) 389589.0 404.4 0.10％ 0.3％
(0,-3) 388983.8 538.9 0.14％ 0.2％
(0,-4) 388887.7 664.4 0.17％ 0.2％
(0,-5) 389245.0 140.7 0.04％ 0.2％
(0,-6) 388647.3 469.3 0.12％ 0.1％
(0,-7) 388293.2 304.3 0.08％ 0.0％
(0,-8) 388385.2 479.1 0.12％ 0.0％
(+1,-7) 391281.2 339.3 0.09％ -0.2％
(+2,-7) 391250.8 347.5 0.09％ -0.2％
(+3,-7) 391360.8 387.8 0.10％ -0.1％
(+4,-7) 391128.0 925.2 0.24％ -0.2％
(+5,-7) 391478.2 500.5 0.13％ -0.1％
(+6,-7) 391328.5 797.6 0.20％ -0.2％
(+7,-7) 391644.2 424.4 0.11％ -0.1％
(+8,-7) 391567.8 756.3 0.19％ -0.1％
(+9,-7) 390892.2 506.7 0.13％ -0.3％
(0,-7) 391619.3 523.1 0.13％ -0.1％
(-1,-7) 391140.0 352.5 0.09％ 0.1％
(-2,-7) 390978.8 612.1 0.16％ -0.2％
(-3,-7) 391728.8 432.6 0.11％ -0.2％
(-4,-7) 391360.8 693.7 0.18％ 0.0％
(-5,-7) 391385.2 623.2 0.16％ -0.1％
(-6,-7) 391531.0 373.3 0.10％ -0.1％
(-7,-7) 391068.0 493.3 0.13％ -0.1％
(-8,-7) 391544.2 724.1 0.18％ -0.2％
(-9,-7) 391658.3 507.2 0.13％ -0.1％
(-8,-4) 391751.0 662.4 0.17％ -0.1％
(-8,-2) 391420.0 672.5 0.17％ 0.0％
(-8,0) 391579.0 536.5 0.14％ -0.1％
(-8,+2) 391470.0 815.7 0.21％ -0.1％
(-8,+4) 391106.0 309.1 0.08％ -0.1％
(-8,+7) 391266.2 545.6 0.14％ -0.2％
(0,+7) 390089.0 499.6 0.13％ -0.2％
(+2,+7) 389870.3 719.1 0.18％ -0.3％
(+4,+7) 390275.2 615.7 0.16％ -0.3％
(+6,+7) 389532.8 339.5 0.09％ -0.2％
(+8,+7) 391144.3 379.7 0.10％ -0.4％
(-2,+7) 389832.5 239.5 0.06％ 0.0％
(-4,+7) 389608.5 321.7 0.08％ -0.4％
(-6,+7) 390707.8 420.3 0.11％ -0.4％
(-8,+7) 391519.5 726.5 0.19％ -0.1％
(-6,0) 391620.3 558.7 0.14％ 0.1％
(-4,0) 390840.2 372.4 0.10％ 0.1％
(-2,0) 391336.2 574.7 0.15％ -0.1％
(+2,0) 391291.3 902.0 0.23％ 0.0％
(+4,0) 391269.3 717.0 0.18％ 0.0％
(+6,0) 391222.5 550.6 0.14％ 0.0％
(+8,0) 391150.0 540.4 0.14％ 0.0％
(+8,+2) 391258.7 386.4 0.10％ 0.0％
(+8,+4) 390471.5 847.7 0.22％ 0.0％
(+8,-2) 391124.7 494.9 0.13％ -0.2％
(+8,-4) 391316.3 516.9 0.13％ 0.0％
由表可见，除(0，+8)位置的计数平均值与参考点(0，0)平均值偏差-0.7％外，其他位置的结果与参考点结果均在±0.5％内符合。另外，利用所有平均值计算其单次测量相对标准偏差为0.38％，说明该计数器的电场不均匀性好于±0.40％，所测范围覆盖45cm×31cm，有效探测面积可达约1400cm2。
实施例2
与实施例1所用测试方法相同，不同的是所用2π多丝流气式正比计数器中的阳极丝即镀金钨丝的直径为30μm，间距为15mm。阳极丝距离源屉的距离为38mm，阳极丝距离上盖板的距离为15mm。
采用活性区直径为8mm的241Am点源进行电场均匀性测试，得知该计数器的不均匀性好于±0.38％.
实施例3
与实施例1所用测试方法相同，不同的是所用2π多丝流气式正比计数器中的阳极丝即镀金钨丝的直径为30μm，间距为20mm。阳极丝距离源屉的距离为40mm，阳极丝距离上盖板的距离为20mm。
采用活性区直径为8mm的241Am点源进行电场均匀性测试，得知该计数器的不均匀性好于±0.40％。

Claims (6)

1.2π多丝流气式正比计数器，该正比计数器为平板型、抽屉式结构，其特征在于，其主要是由计数器外壳和位于计数器外壳内部的阳极丝、阳极丝架、绝缘框架及源屉组成；所述计数器外壳为由上盖板和壳体侧壁组成的方形框体，其中壳体侧壁的一面放置源屉，另外三面是由侧板组成的一体化结构；源屉通过导轨进出计数器外壳；壳体侧壁的相对方向的两个侧板上分别设有进气口和出气口，其中进气口内设有进气管，进气管的四周均匀分布有导气孔，工作气体通过进气管进入并充满壳体内部；所述阳极丝架为一方形框体，其位于上、下两个绝缘框架之间，其中下方的绝缘框架固定在壳体侧壁上，上方的绝缘框架位于上盖板的下方，阳极丝架、绝缘框架和上盖板均平行放置；壳体侧壁的上部边沿设有密封圈，上盖板与壳体侧壁固定连接；阳极丝固定于阳极丝架上，其中阳极丝的排布方式为等间距、平行排布。
2.根据权利求1所述的2π多丝流气式正比计数器，其特征在于，所述阳极丝为镀金钨丝，其直径为25～30μm，间距为10～20mm。
3.根据权利求1所述的2π多丝流气式正比计数器，其特征在于，所述阳极丝距离源屉的距离为35～40mm，阳极丝距离上盖板的距离为10～20mm。
4.根据权利求1所述的2π多丝流气式正比计数器，其特征在于，所述阳极丝通过点焊的方式焊接在阳极丝架上；焊接时先将阳极丝的一头点焊在阳极丝架上，然后利用一个恒重的量块将阳极丝的另一头丝拉紧、绷直，再将其点焊在阳极丝架上。
5.根据权利求1所述的2π多丝流气式正比计数器，其特征在于，所述壳体侧壁上还设有高压标准接头和信号接头。
6.根据权利求1所述的2π多丝流气式正比计数器，其特征在于，所述源屉与计数器壳体之间通过密封圈密封。
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