CN104755888B - 辐射检测器 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测电离辐射并且适合用在可在具有高环境温度的位置使用的核仪器中的检测器探针包括：辐射检测器的阵列，安装在支撑件上；和热管，用于冷却检测器探针。本发明还包括一种包括这种检测器探针的核仪器。

Description

辐射检测器
技术领域
本发明涉及一种用于测量材料(尤其是流体)的位面并且可选地用于计算混合流体系统的密度剖析图的设备。
背景技术
已在WO2000/022387中描述密度剖析器。该装置包括朝着布置在一个或多个线性阵列中的检测器发射辐射的电离辐射源的线性阵列。当布置源阵列和检测器阵列以使得它们穿越容器中的两种或更多流体之间的界面时，可从由阵列中的每个检测器接收的辐射的差异识别流体的界面。该装置已被成功地部署用于储罐和油分离器。在一些情况下，需要在热位置或存在仪器将会在某些时间经受非常高的温度的风险的位置操作密度剖析器。许多电子仪器对极端温度中的操作敏感并且不适合在特定温度以上使用。特别地，与核仪器的领域相关地，已知部件(诸如，盖革-米勒管)的寿命可通过在高温的操作而被缩短。因此，本发明的目的在于提供一种可在高环境温度中操作并且克服一些已知问题的核子器(诸如，密度剖析器或其它核位面测量系统)。
发明内容
根据本发明，我们提供一种检测器探针，所述检测器探针包括用于检测包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和/或中子的电离辐射的至少一个辐射检测器，所述检测器被安装在支撑件上，并且其特征在于，所述检测器探针具有用于冷却检测器探针的至少一个热管。
根据本发明，我们还提供一种用于测量容器内的一个或多个材料相的特征的核仪器，所述核仪器包括：包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和/或中子的电离辐射的源、根据本发明的至少一个检测器探针、电源和电子设备，该电子设备包括控制单元以及信号和数据处理装置，信号和数据处理装置用于使用由检测器响应于从辐射源接收的辐射产生的信号来计算材料相的特征。
根据本发明的密度剖析器包括：
(a)包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和/或中子的电离辐射的源的阵列，
(b)用于检测电离辐射的至少一个检测器探针，包括安装在支撑件上的辐射检测器的阵列，
(c)电源和电子设备，该电子设备包括控制单元以及信号和数据处理装置，信号和数据处理装置用于使用由检测器响应于从辐射源接收的辐射产生的信号计算材料相的特征；电源和电子设备被容纳在与检测器探针相邻地支撑安装的罩内。
其特征在于，所述检测器探针具有用于冷却检测器探针的至少一个热管。
检测器探针由至少一个热管冷却。热管通常包括包含较小体积的液体的导热(通常，金属)密封导管，与大气压相比，该导管内的空间处于减小的压力。该导管还可包含用于辅助该导管内的液体的蒸发和凝结的装置(诸如，管芯材料)。在使用中，通过在该导管的最低部分的液体的蒸发和在该导管的较高、较冷部分的液体蒸气的凝结，热管能够将热量从第一下端传输到它的第二上端。尽管热管的“下”部和“上”部的使用被用于解释热管的一般操作模式，但需要注意的是，热管还可被用在水平位置或垂直和水平之间的任何其它位置并且本发明不限于将热管放置在垂直平面中。
将热管用于冷却检测器探针具有许多优点。热管是简单小巧的冷却装置，没有用于使冷却剂流体循环的移动部分(诸如，泵)并且不需要用于操作的电力。它们因此在安装之后不需要维护。将电动冷却装置提供给本发明的检测器探针将会需要实现另外的电气连接，这可使作为本质安全电气设备的探针的设计变复杂。
热管通常是细长结构。横截面可以是任何合适形状。虽然许多热管具有圆形横截面，但其它形状也是合适的，包括正方形、椭圆形或不规则形状。不规则形状可例如被用于更好地将热管安装在检测器探针中和/或安装在检测器探针的其它部件周围或安装在检测器探针的其它部件之间。存在适合不同应用的包含不同冷却剂流体的各种类型的热管。以前未描述将它们用于冷却在热环境中使用的核子器。用于冷却检测器探针的热管通常由铜制成，并且包含液体和在热管的第一端和第二端之间的距离的至少一部分上延伸的管芯材料。该液体可以是含水液体或非水液体。在本发明的一些实施例中，有益地使用包含具有低冻结温度的液体的热管，特别地，具有小于0℃(尤其小于-10℃，特别地，小于-20℃)的冻结温度的液体。使用具有低冰点的液体减小当热管的一部分暴露于冷环境时冷却剂液体冻结的风险。典型管芯材料包括泡沫(例如，金属泡沫)、烧结材料、编织或非编织纤维材料、网或热管壁中的通道。超过一个热管可被用在仪器中。当使用超过一个热管时，它们可具有类似尺寸和构造或不同尺寸和构造。如果存在两个或更多热管，则所述两个或更多热管可按照热方式耦合一起，或者它们中的每一个可独立于仪器中的其它冷却装置。
热管在检测器探针或其一部分和较冷位置之间延伸，所述较冷位置通常位于检测器探针外面并且可位于仪器外部，该较冷位置经历较低环境温度。一个或多个热管通常用于将热量从检测器探针内传送到位于仪器外部的位置。热管可以是直的，或者它可包括角状部分或弯曲部分。可使用柔性的或接合的热管。当使用两个或更多热管时，所述两个或更多热管可使用合适的导热接头接合在一起。该接头可接合两个或更多热管，以使得它们的纵向轴平行或倾斜。可设计热管，从而两个热管可按照这种方式接合，即它们在界面表面彼此接触。热管的预期与另一热管连接的部分可具有与所述另一热管上的表面互补的表面。例如，可提供热管，每个热管具有平坦界面部分，以使得两个这种管能够在它们的平坦部分彼此接触的情况下连接在一起。然而，用于将热管连接在一起的界面表面不需要是平坦的。它们也可携带便于两个或更多热管之间的连接的装置(诸如，联锁构件)。热管可使用接头而连接在一起，该接头被接合以允许热管移动。这种接头可包括用于围绕铰链点的旋转移动的铰链或在需要超过一个平面中的移动的情况下的更复杂的关节(诸如，球窝接头)。当空间有限时，尤其是利用有关节的接头耦合的热管可有助于组装和/或安装长检测器探针。
热管的位于检测器探针外面的部分可将热量耗散到它的周围环境。如果热沉(可选地但优选地，包括散热装置(诸如，翅片))被以热方式耦合到热管的预期耗散热量的该部分，则能够辅助这个功能。热沉可由任何合适材料形成；铜和铝是合适的材料的例子。可为存在于检测器探针中的每个热管提供单独的热沉，或者替代地，超过一个热管可连接到同一热沉。热沉可被从热管拆卸；当在具有受限量的空间的区域中组装或拆卸检测器探针时，这种布置可以是有用的。
在一个实施例中，热管是倾斜的，以使得热管的在检测器探针外面延伸的部分不将热量传送给包含电子设备的壳体，该壳体通常在该实施例中位于检测器探针上方。在替代实施例中，热沉布置在检测器探针上方并且与热管处于热接触。热沉(尤其是在热沉具有散热翅片的情况下)可由盖或类似保护罩保护。这种盖或罩优选地被设计为允许在热沉周围的空气的循环。能够使用由多孔材料(诸如，金属网或多孔金属板)形成的盖或罩实现这一点。
通过涂层或处理(诸如，例如利用镍或镍合金镀覆)，热管的外部(包括提供的任何散热装置)可被保护以免受环境损害。热管的外部(包括提供的任何散热装置)可由支撑框架支撑。当外部环境非常冷(例如，在温度＜-10℃)时，如果允许冷却(诸如当检测器探针内的温度不足而需要冷却时)，散热装置可形成一层冰。因此，可能需要例如通过以电气方式操作的伴随加热来向散热装置提供热量以确保它们的可靠操作。当散热装置可能暴露于这种寒冷环境时，应该考虑使用包含具有低冰点的冷却剂液体的热管。优选地，为这种用途选择的冷却剂液体具有这样的冰点：该冰点处于比为检测器探针指定的最低环境温度更低的温度。
包括检测器、电气部件(诸如，电路板)和一个或多个热管的检测器探针优选地由保护层(诸如，塑料管)包围。全部可选地由保护层包围的包括检测器、电气部件和一个或多个热管的检测器探针优选地被容纳在保护壳体内，该壳体优选地由韧性并且刚性的材料形成。壳体由对于辐射而言足够透明的材料形成，所述辐射由检测器检测以使检测器探针执行它的功能。用于壳体的合适材料是钛，钛能够在对伽马辐射保持基本上透明的厚度形成为足够强度。在使用时，检测器探针可被放置在浸渍导管或浸渍管内。检测器探针还可包括布置在探针的检测器和电子部件以及检测器探针的外部壳体之间的隔热材料以便帮助使检测器的温度保持在预期温度范围内。通常，隔热层布置得尽可能薄，以便减小探针的尺寸。由于这个原因，优选具有非常低的热导率的隔热材料。适合用于密度剖析器的检测器探针的优选形式包括电路板、多个辐射检测器和热管以及可选的细长支撑件(全部被容纳在刚性壳体内)，以及位于壳体的内壁和检测器之间的隔热件。
技术人员将会理解，合适的隔热材料的选择取决于需要的特征。在一个实施例中，我们已发现：合适的隔热体具有热导率(κ)＜0.05W/m/K，并且尤其＜0.005W/m/K。隔热件可包括真空室或者可不包括真空室。然而，我们已发现：用于形成这种面板的材料可能不能在高温保持真空。隔热材料可包括金属化部分。
检测器探针包括支撑件和安装在支撑件上的至少一个辐射检测器。支撑件表示能够在预期位置支撑检测器以在使用时检测辐射的任何物体或结构。当检测器(诸如，连接到闪烁检测器的盖革米勒管或光电倍增管)需要电力时，提供供电电路以将电力输送给检测器，以便能够使控制信号从控制单元传送给检测器并且将数据信号从检测器传送给信号处理器和数据处理器。在一个优选形式中，每个检测器被安装在用于将控制和数据信号传送给检测器以及传送来自检测器的控制和数据信号的印刷电路板上。印刷电路板可用作检测器的支撑件。在这个形式中，电路板可具有加固结构(诸如，加强杆或板)以便在探针的长度上提供强度和刚度。热管可用于支撑检测器及其关联的电气设备并且为检测器及其关联的电气设备提供刚性。
当检测器探针内的空间有限时，可优选地提供超过一个电路板，每个电路板被安装在不同位置。这种布置能够实现将相对较宽的电路板分成两个或更多的更小电路板的功能，所述两个或更多的更小电路板能够被布置为需要检测器探针内的更小的空间。作为例子，检测器可位于两个电路板之间。一个这种板可被构造将控制和测量信号传送给检测器以及传送来自检测器的控制和测量信号，而另一个板被构造为向检测器提供电力。
当检测器探针预期用于危险位置(在该危险位置，可能在探针的操作期间连续地或在一些时间间歇地存在潜在爆炸性气体混合物)时，探针和热源被设计为是本质安全的，如合适的标准(包括欧洲标准EN 60079：2009的当前版本，尤其是其第0、10和11章)所定义。本质安全具有在该标准中给出的含义。本质安全是具有技术人员理解的精确含义的广泛使用的术语。根据欧洲标准EN 60079：2009和英国标准BS EN 60079-11：2012，本质安全是基于下述情况的一种类型的保护：将装备内的电能和暴露于爆炸性气氛的互连配线限制于低于能够由发火花或加热效果引起点火的水平的水平。本质安全电路是这样的电路：在该电路中，在该标准中指定的条件(包括正常操作和指定故障条件)下产生的任何火花或任何热效应不能引起给定爆炸性气氛的点火。本质安全电气装置是这样的装置：在该装置中，所有电路是本质安全电路。部件的设计和选择以及应用于这种装备的测试准则由国家和国际标准(诸如，BS EN60079-11：2012及其相关章节，包括关于预期用于爆炸性气氛的电气装备的一般要求的第0章)控制。优选地，检测器探针至少符合该标准的保护级别ib，即它被设计为在以下情况下在用于爆炸性气氛时是安全的：在正常操作中并且应用给出最麻烦条件的那些不可数故障；以及在正常操作中并且应用一个可数故障加上应用给出最麻烦条件的那些不可数故障，如BS EN 60079-11：2012的第5.3节中所定义。在BS EN 60079-11：2012中在段落3.7定义可数故障和不可数故障。最优选地，检测器探针符合该标准的保护级别ia，即它被设计为当电路包含两个可数故障时在用于爆炸性气氛时是安全的，如BS EN 60079-11：2012的第5.2节中所定义。通过使用各种部件和构造方法(包括例如将电路的各部分分离最小分离距离)来实现这种保护，如BS EN 60079-11：2012的第6.3节“SeparationDistances”中所阐述。
热管可用于从包围检测器的空间去除热量，并且这种布置可在本发明的一些版本中是足够的。在本发明的优选实施例中，检测器被安装为与热管处于直接热接触。在这个实施例中，可例如使用诸如粘合剂、带、夹子、线缆带或其它连接器的方式在热管上以物理方式支撑检测器。当检测器被安装为与热管处于热接触时，能够最有效地从检测器去除热量。在这个实施例中，检测器优选地通过导热并且电绝缘的材料来与热管电隔离。这种材料包括油脂、云母和复合材料(诸如，可商购获得的由Bergquist公司提供的Sil-PadTM范围的材料)。
检测器探针包括用于检测由辐射源发射的电离辐射的至少一个检测器。可由核仪器工程领域的技术人员参照将要被检测的辐射的性质、将要使用检测器的条件和将要被测量的辐射的特征选择使用的检测器的类型。通常，使用的检测器是气体电离检测器，诸如盖革米勒管或闪烁装置，闪烁装置包括具有关联的光电探测器(诸如，光电倍增器或光电二极管)的闪烁晶体和有机闪烁器。根据检测器探针的预期用途，检测器探针可包括一个或多于一个检测器。当检测器探针被用于位面仪或密度剖析器时，它通常具有至少4个检测器，优选地具有至少10个检测器。用于在大的器皿中使用的密度剖析器仪器的检测器探针可包括至少20个检测器，更优选地包括至少40个检测器，例如，在较长探针中包括至少一百个检测器。检测器优选地分隔开，并且优选地布置为检测器的线性阵列。当探针被用于位面仪或密度剖析器时，检测器的尺寸影响位面检测的精度。因此，如果使用超过一个检测器，则根据设计检测器探针的用途的需求选择检测器的尺寸及其间隔。当检测器探针被用于以高精度寻找位面(包括在密度剖析图中)时，则优选彼此靠近地设置的小检测器。合适的小的盖革米勒管具有从10mm到25mm的直径，更优选地＜20mm。这些检测器可具有从大约25mm到＞200mm的长度。通过包括可存在于分开的检测器探针中的交叠的检测器，能够增加位面仪或密度剖析器的精度。
根据本发明的核仪器包括：包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和/或中子的电离辐射的源、根据本发明的至少一个检测器探针、电源和电子设备，该电子设备包括控制单元以及信号和数据处理装置，信号和数据处理装置用于使用由检测器响应于从辐射源接收的辐射产生的信号计算材料相的特征。核仪器优选地包括密度剖析器或位面仪(levelgauge)。
包括控制系统、信号和数据处理装置、电源并且可选地包括诸如数据记录器和发送装备的装备的核仪器的电子设备通常被容纳在罩内以便保护它免受环境影响。该罩被设计为承受可部署核仪器的条件，包括超级环境温度和压力的条件。该罩内的电子设备的温度希望保持在能够根据它的设计功能操作的温度范围内。优选地，电子设备保持在小于120℃的温度，更优选地保持在小于100℃的温度。可提供温度传感器以监测在该罩内的一个或多个位置的温度。可与检测器探针和源阵列相邻地支撑安装该罩，或者该罩可替代地被安装在与检测器探针分隔开的位置。在后者的情况下，可提供通信装置(该通信装置可以是无线的或有线的)以在检测器探针和电子设备之间传送电信号。检测器探针倾向于将热量传导给任何关联的电气控制系统或数据处理设备或者传导来自任何关联的电气控制系统或数据处理设备的热量。当检测器探针经受非常高的温度时，通过布置在检测器探针和关联的设备之间的隔热材料可减小关联的设备的温度的对应增加。该罩可包含隔热材料以便使电子设备与由检测器探针和/或源阵列传导的热量隔离，和/或使电子设备与热的或冷的外部温度隔离。在优选实施例中，该仪器包括一方面的检测器探针以及另一方面的电源和电子设备之间的隔热件。以这种方式，可保护电子控制装置、信号/数据处理部件和电源免受可能不利地影响它们的操作的高温的影响。在一些环境中，检测器探针可能在存储或处理器皿中经受高温从而需要冷却，而外部环境非常冷，例如在温度＜-10℃。因此，可能需要向该罩提供热量并且可通过在壳体内以电气方式操作的伴随加热来实现这一点。可做出另外的变型以使核仪器适用于高温环境。
如上文所述，本发明的位面仪包括至少一个电离辐射的源和检测器探针，布置所述源和检测器探针，以使得来自源的电离辐射沿着直线穿过容器的一部分以前进至检测器探针。源被安装在辐射屏蔽材料内，辐射屏蔽材料包括用于产生朝着检测器探针的辐射的准直射束的准直装置。源和/或检测器探针可被安装在包含待测量的材料的器皿的外面或安装在该器皿的里面。当源被安装在器皿的外面并且辐射将要穿越至少一个器皿壁时，必须选择源以产生用于穿透器皿的壁的足够能量的辐射。还应该选择具有足够放射性的源以在检测器中产生足够的计数，以便可由检测器产生与在大约1秒内检测到的辐射成比例的可再现信号，以使得可快速合理地执行位面测量。可使用一个源或超过一个源。通常，在位面仪中使用的源的数量不超过10，并且优选地为1-4。每个源可朝着超过一个检测器发射辐射的射束。
用于测量容器内的两个或更多材料相的位面的根据本发明的密度剖析器包括：辐射源的线性阵列；根据本发明的至少一个检测器探针，用于检测电离辐射，每个检测器探针包括安装在支撑件上的辐射检测器的线性阵列；以及信号和数据处理装置，用于使用由检测器响应于从源接收的辐射产生的信号计算材料相的密度剖析图；布置所述源阵列和检测器探针，以使得来自每个源的电离辐射沿着直线穿过容器的一部分以前进至在检测器探针上携带的检测器。已发现在密度剖析器中提供超过一个检测器探针是有益的。每个源被准直以提供至少一个辐射的射束，每个射束朝向位于检测器探针上的一个检测器。由位于材料相中的不同位置的不同检测器检测到的辐射的射束的相对衰减可被用于计算材料相的密度剖析图。根据本发明的密度剖析器的源阵列包括多个辐射源，所述多个辐射源优选地是伽马辐射源。通常，在密度剖析器中使用的源的数量至少为4，并且通常大于10。每个源可朝着超过一个检测器发射辐射的射束。
由辐射源发射的辐射包括电离辐射，电离辐射包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和中子。优选地，由检测器检测到的电离辐射不包括X射线。电离辐射源优选地不是X射线源。通过器皿和/或它的内含物对辐射的透明度(即，介质的衰减系数)以及合适的源和检测器的可用性来选择使用的辐射。优选伽马辐射，因为它有助于穿透大的固体结构(诸如，处理器皿)。合适的伽马源包括60Co和137Cs、133Ba、241Am、24Na和182Ta，然而，能够使用具有足够穿透能力的任何伽马发射同位素，并且许多这种伽马发射同位素已经被例行地用在位面测量装置中。对于永久设施，放射性同位素源应该被选择为具有相对较长的半衰期以对于装备给予令人满意的使用寿命。通常，使用的放射性同位素的半衰期将会是至少2年，并且希望是至少10年。上述放射性同位素的半衰期是：137Cs伽马ca.30年、133Ba ca.10年以及241Amca.430年。合适的源通常以大约40和1500keV之间的能量发射辐射，并且合适的检测器能够以足够的灵敏度检测这种辐射，从而检测到的辐射根据传输介质的密度而变化。希望源强度将会是至少大约4x107贝克勒尔(Bq)，更经常地，从4x108到4x109贝克勒尔(Bq)。使用具有更低强度的源可能需要过长的积分时间以获得足够精确的结果(信噪比)，并且更强的源相对较贵和/或可能导致检测器的淹没。可容易地商购获得具有大约1.7x109Bq的强度的241Am和137Cs源，并且该241Am和137Cs源适合用在本发明中。
在密度剖析器中使用的源辐射的能量通常不超过大约1400keV并且希望该源辐射的能量低于1400keV。优选地，源辐射的能量不小于大约30keV。如以上结合位面仪所述，源能够是放射性同位素。当该仪器预期通过标准端口被安装到器皿(诸如，油分离器)中时，射束长度优选地小于50cm，更优选地小于30cm，并且为了这种用途，希望使用较低能量的源。合适的低能源特别地包括作为60keV伽马源的241Am。当在密度剖析器中使用较高能量的源(诸如，137Cs)时，较大路径长度是最佳的，通常在20cm和40cm之间，例如大约30cm。根据需要，能够使用其它放射性同位素源。低能量源的使用使装备处理和源屏蔽更安全和/或更容易。
对源屏蔽和准直装置确定形状，以使得辐射的发射尽可能局限于通过将要被测量的材料朝着一个或多个检测器的合适宽度的射束。通常，通过在包围源的屏蔽材料中提供通道或孔径从而来自源的辐射的发射基本上局限于经过该通道的辐射的射束的发射，实现这一点。经常希望例如通过在屏蔽材料中提供超过一个通道来将源辐射准直为超过一个射束，以使得来自单个源的辐射可朝向超过一个检测器。在这种情况下，检测器可位于器皿内或器皿外面的不同位置，并且它们可形成相同线性阵列的一部分，或者它们可位于不同检测器阵列中。
附图说明
还参照附图仅作为例子描述本发明，其中：
图1：根据本发明的检测器探针的示意图；
图1A：图1中的检测器探针的侧视图的示意图；
图2：根据本发明的检测器探针的横剖面的示意图；
图3：根据本发明的检测器探针的第二实施例的剖面；
图4：根据本发明的密度剖析器的部分纵剖面的示意图；
图4A：穿过图4的线A-A的横剖面的示意图。
图5：安装有根据本发明的密度剖析器的一个实施例的器皿的示意性剖面。
图6：安装有根据本发明的密度剖析器的不同实施例的器皿的示意性剖面。
具体实施方式
图1&1A显示检测器探针10，检测器探针10包括支撑件，支撑件包括印刷电路板12。多个检测器14按照线性排列被安装在电路板上。具有水作为其冷却流体的铜热管18被安装在检测器附近。检测器探针的剖面被示出在图2中。携带盖革-米勒(GM)管14的电路板12被安装在支撑板20上，支撑板20具有垂直部分以形成T形横截面。将高压电源传送给GM管的电力线缆24和用于将信号从GM管传送给控制壳体中的计数模块的数据线缆26沿着T形支撑板的角延伸。检测器探针被安装在保护性塑料管罩30内，保护性塑料管罩30随后被安装在圆筒形浸渍管34内。隔热件32布置在管30和浸渍管之间。本发明的替代实施例的剖视图被示出在图3中。在这个实施例中，在热管18上支撑GM管14。衬垫16由Sil-PadTM1500ST导热弹性体形成以在GM管和热管之间提供热接触并且还在它们之间提供电绝缘。印刷电路板12A和12B被安装在GM管的两侧并且以电气方式连接到GM管，并且在GM管和容纳在单独壳体内的电源、电气控制装置和信号处理设备之间传输功率、控制信号和测量信号。在电路板12A上携带用于为GM管供电的高压电源电路，而驱动电路的电气部件被容纳在板12B上。在这个实施例中，隔热件32位于保护性塑料盖30和检测器探针的部件之间。
图4显示根据本发明的优选实施例的密度剖析器仪器40的正视图。该仪器包括以剖面示出的钢壳体，钢壳体包括支撑结构58和穹形盖42。该壳体至少包含高电压产生器52、数据记录器、计数器、信号处理装置和数据处理器54、用于向电压产生器56和电子装备供电的装置以及用于在数据处理器和外部位置之间发送信息的装置。绝缘层60被填塞在壳体中所包含的电子装备和安装有浸渍导管44、46和48的支撑托架61之间。另外，隔热材料62布置在壳体的内壁周围。源阵列被容纳在导管44中，并且两个检测器探针被容纳在导管46和48中。为了稳定性，由绑缚件50将这些导管绑缚在一起。图4B显示沿着线B-B的该仪器的横剖面。容纳电子和功率装备的穹形盖42位于导管44、46和48正上方，在法兰58上支撑穹形盖42，法兰58布置在金属罩69上。在支撑结构58以及源和检测器阵列的顶部之间支撑热沉66。热沉包括用于容纳穿过检测器探针的热管的上端的插口67。热沉具有用于辅助从热沉耗散热量的翅片68。扩展金属罩69包围并且保护热沉。包括电力线缆和数据线缆的电气连接通过管道64在壳体中的部件以及导管46和48中所容纳的检测器探针之间经过。
图4A显示沿着线A-A的该仪器的横剖面并且显示导管44、46、48相对于彼此和壳体42的结构。
图5显示包含液体76的器皿74。密度剖析器穿过器皿中的凸缘孔径。密度剖析器具有导管46和48中所容纳的两个检测器探针。每个检测器探针包括热管18a、18b，热管18a、18b在容纳探针的导管的顶部上方延伸。容纳电子和功率装备的穹形盖42位于导管44、46和48正上方，在支撑件64上支撑穹形盖42，电力线缆和数据线缆穿过支撑件64。热管在支撑件64的区域中弯曲以便适应穹形盖42。热管的位于检测器探针导管的外部的部分具有翅片68以便更迅速地从热管的该部分耗散热量。
图6描述在盒70中容纳电源和电子部件的剖析器的替代实施例，盒70布置为与检测器和源阵列的顶端分开。一个或多个线缆72在盒70和检测器探针之间通信以便传送电力和电信号。热管18如以前一样从检测器探针延伸，但在这个实施例中不需要弯曲。冷却翅片68的数量和位置可根据位置的要求而不同。在这个实施例中，热管可以是弯曲的或者可以不是弯曲的。

Claims (10)

1.一种用于测量容器内的一个或多个材料相的特征的核仪器，所述核仪器为位面仪或密度剖析器并且包括：至少一个包括阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和/或中子的电离辐射的源，至少一个包括用于检测所述电离辐射的多个辐射检测器的检测器探针，电源和电子设备，该电子设备包括控制单元以及信号和数据处理装置，所述信号和数据处理装置用于使用由检测器响应于从辐射源接收的辐射而产生的信号来计算材料相的特征，其中所述检测器探针包括被安装在支撑件上的、分隔开且被布置为检测器的线性阵列的至少4个辐射检测器，其特征在于，所述检测器探针具有用于冷却检测器探针的至少一个热管，并且检测器被安装为与热管处于直接热接触且以物理方式被支撑在热管上。
2.如权利要求1所述的核仪器，其中从包括盖革-米勒管和闪烁检测器的组中选择所述检测器。
3.如权利要求1或2所述的核仪器，其中所述热管中的至少一个具有散热装置。
4.如权利要求3所述的核仪器，其中所述散热装置包括热沉。
5.如权利要求1或2所述的核仪器，其中所述热管包含冰点<-10℃的液体。
6.如权利要求1或2所述的核仪器，包括：使用导热耦接接合在一起的两个或更多个热管。
7.如权利要求1或2所述的核仪器，其中所述辐射检测器中的至少一个被安装在所述热管上并且通过导热且电绝缘的材料与所述热管分开。
8.如权利要求1或2所述的核仪器，其中所述电离辐射基本上包括包含阿尔法粒子、贝塔粒子、伽马辐射和中子的组中的至少一种。
9.如权利要求1所述的核仪器，包括电离辐射的源的线性阵列。
10.如权利要求1所述的核仪器，其中所述电离辐射的源是伽马辐射的源。
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