CN104807391A - 固体镭源中心点测量仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核与辐射环境监测计量领域技术领域，具体涉及一种固体镭源中心点测量仪及其检测方法，目的是提供一种能够实现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测的设备和相关测量的装置及其监测方法。所述的装置包括主机（1）、探测器（2）、屏蔽体（4）和自动测量架（5）。所述的方法包括测量、固体镭源位置判断和镭源内部源管破损泄漏判断步骤。本发明采用带有准直狭缝的屏蔽体4，能够实现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测。通过开展测量，可准确测定固体镭源内部放射性“热点”（镭盐粉末）的位置分布；可准确判断固体镭源内部源管是否破损泄漏。
Description
技术领域
本发明属于核与辐射环境监测计量领域技术领域，具体涉及一种固体镭源中心点测量仪及其检测方法。
背景技术
固体镭源是铀矿勘查仪器仪表校准和稳定性监测的标准放射源，一般由源管、外壳和固定元件三部分组成，其结构如图1所示。源管有铂铱合金管和玻璃管两种，为圆柱状，内部焊封纯镭盐粉末；外壳为一端封闭，另一端由螺帽旋紧密封或焊封的金属管；源管通过固定元件固定在外壳内部。当前使用的固体镭源主要有英制镭源、中国制镭源和苏制镭源三种类型。英制镭源、中国制镭源源管均采用铂铱合金管，而苏制镭源则采用玻璃管。
固体镭源在铀矿勘查应用中作为点源使用，一般封装镭盐粉末的源管为（5～10）mm，外壳一般长度为（80～120）mm，出厂时一般在外壳上标刻出内部源管的几何中心位置，以便于应用。固体镭源在使用过程中，固定元件可能松动导致内部源管发生位移，影响测量准确度；对于采用玻璃材质的源管甚至可能破损或碎裂，产生氡或镭粉末的泄漏，对人员造成误照射和对环境造成放射性污染。因此固体镭源的中心点位置测量和内部源管的质量检测对于固体镭源测量数据精确度、操作人员防护和环境保护具有重要意义。
目前国内外未发现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测的设备和相关测量技术的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测的设备和相关测量的固体镭源中心点测量仪及其检测方法。
本发明是这样实现的：
一种固体镭源中心点测量仪，包括主机、探测器、屏蔽体和自动测量架；其中，主机分别与探测器和自动测量架连接，主机向自动测量架发送位置控制信号和时间控制信号，同时向探测器发送自动测量信号，驱动自动测量架带动被测镭源移动到设定位置进行测量，同时为探测器供电，主机采集来自探测器的电脉冲信号，进行记录；探测器放置在屏蔽体中，探测器采集被探测晶体受被测镭源照射后产生的光信号，并将其转换为电脉冲信号，然后将其发送给主机；屏蔽体为钨合金制圆柱状，在其上部中心处开孔作为探测器安装孔，沿屏蔽体轴心位置、探测器安装孔下方开有准直狭缝；自动测量架带动固体镭源运动。
如上所述的主机分别与探测器和自动测量架连接，测量时，主机首先向自动测量架发送移动步长和每点测量时长信号，并向探测器发送自动测量信号，驱动自动测量架带动被测镭源自动移至“零点”开始测量，并向探测器供电；主机采集来自探测器的电脉冲信号，在主机中形成了一个位置信息和对应的电脉冲信号，完成第一个测量点的测量；然后自动测量架带动被测镭源移动l mm，到达第二个位置继续测量；随后按照上述操作完成其它位置的测量工作。
如上所述的探测器安装在屏蔽体上的探测器安装孔内，探测器晶体为CsI晶体，晶体尺寸为长6mm×宽3mm×高30mm。
如上所述的屏蔽体上部中心处开孔作为探测器安装孔，沿屏蔽体轴心位置、探测器安装孔下方开有准直狭缝，确保只有正对着屏蔽体狭缝的源体部分发射的γ射线通过，其它的射线被屏蔽吸收。
如上所述的屏蔽体外径为100mm，在其顶部中心处开有外径为10mm，高度为30mm的孔作为探测器安装孔，在探测器安装孔正下方开有垂直高度为71mm，安装探测晶体一端为3mm×6mm，另一端为0.5mm×3mm的长方锥形准直狭缝。
如上所述的自动测量架包括长方形框架和步进电机，步进电机的转子与固体镭源固定连接，带动固体镭源在长方形框架上运动；步进电机与主机连接，在主机发出的位置控制信号控制下运动，带动固体镭源在长方形框架上运动。
一种应用如上任何一项所述的固体镭源中心点测量仪进行检测的方法，包括如下步骤：
第一步：测量；
将被测固体镭源放置在自动测量架上，被测源外壳的底端与标尺零点处对齐，利用自动测量架的步进电机进行定点测量；以测量点距离源外壳底端的长度为横坐标，仪器的响应值为纵坐标作中心点位置测量曲线；
第二步：固体镭源位置判断；
标定测量曲线的最高点为固体镭源内部镭盐粉末的几何中心点，曲线中第一拐点至第二拐点的距离即为固体镭源中焊封镭源粉末的源管的长度；
第三步：镭源内部源管破损泄漏判断；
（1）测量曲线峰形不对称，则距离最高点较远的一端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近；
（2）测量曲线峰形对称，但峰形两端上升或下降缓慢，两个拐点的距离大于13mm，则镭源两端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近；
（3）若存在两个或两个以上的峰值，则源管断裂成两段或几段；
（4）测量曲线基线部分整体的响应值比同等镭含量的镭源正常测量值增高3σ以上，而峰形基本正常，则源管存在裂缝，镭盐粉末衰变产生的氡气从源管中泄漏出来，充满镭源内部。
如上所述的测量步骤中，由每次移动的步长确定测量点位置，每个测量点的测量时间设为20s。
如上所述的镭源内部源管破损泄漏判断步骤中，所述的峰形不对称是指两个拐点距离最高点的长度相差50%以上；当固体镭源内部源管的长度不大于10mm，仪器测量最大偏差1mm，按3倍标准偏差计，两个拐点的距离大于13mm时认为峰形两端上升或下降缓慢。
本发明的有益效果在于：
本发明采用带有准直狭缝的屏蔽体4，能够实现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测。通过开展测量，可准确测定固体镭源内部放射性“热点”（镭盐粉末）的位置分布；可准确判断固体镭源内部源管是否破损泄漏。
附图说明
图1是现有的固体镭源的结构示意图；
图2是本发明的一种固体镭源中心点测量仪中屏蔽体的结构示意图；
图3是本发明的一种固体镭源中心点测量仪的结构示意图；
图4是采用本发明的一种应用固体镭源中心点测量仪进行检测的方法得到的测量曲线；
图中，1.主机，2.探测器，3.晶体，4.屏蔽体，5.自动测量架，6.步进电机，7.狭缝，8.固体镭源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的一种固体镭源中心点测量仪及其检测方法进行描述：
一种固体镭源中心点测量仪，包括主机1、探测器2、屏蔽体4和自动测量架5。其中，主机分别与探测器2和自动测量架5连接，主机1向自动测量架5发送位置控制信号和时间控制信号，同时向探测器2发送自动测量信号，驱动自动测量架5带动被测镭源8移动到设定位置进行测量，同时为探测器2供电，主机1采集来自探测器2的电脉冲信号，进行记录。在本实施例中，主机分别与探测器2和自动测量架5连接，测量时，主机1首先向自动测量架5发送移动步长（l毫米）和每点测量时长（t秒）信号，并向探测器2发送自动测量信号，驱动自动测量架5带动被测镭源8自动移至“零点”开始测量，并向探测器2供电；主机1采集来自探测器2的电脉冲信号，在主机中形成了一个位置信息和对应的电脉冲信号，完成第一个测量点的测量；然后自动测量架带动被测镭源移动l mm，到达第二个位置继续测量；随后按照上述操作完成其它位置的测量工作。主机1可采用微型计算机或工控机根据其实现的功能采用现有技术实现。
探测器2放置在屏蔽体4中，探测器2采集被探测晶体3受被测镭源8照射后产生的光信号，并将其转换为电脉冲信号，然后将其发送给主机1。在本实施例中，探测器2安装在屏蔽体4上的探测器安装孔内，探测器2晶体选择了CsI晶体，晶体尺寸选择为长6mm×宽3mm×高30mm。
屏蔽体4为钨合金制圆柱状，在其上部中心处开孔作为探测器安装孔，沿屏蔽体4轴心位置、探测器安装孔下方开有准直狭缝7，确保只有正对着屏蔽体狭缝7的源体部分发射的γ射线通过，其它的射线被屏蔽吸收。在本实施例中，屏蔽体4外径为100mm，在其顶部中心处开有外径为10mm，高度为30mm的孔作为探测器安装孔，在探测器安装孔正下方开有垂直高度为71mm，安装探测晶体一端为3mm×6mm，另一端为0.5mm×3mm的长方锥形准直狭缝。
自动测量架5包括长方形框架和步进电机6，步进电机6的转子与固体镭源8固定连接，带动固体镭源8在长方形框架上运动。步进电机6与主机1连接，在主机1发出的位置控制信号控制下运动，带动固体镭源8在长方形框架上运动。
测量前，将被测的固体镭源8放置在自动测量架5上，被测的固体镭源8的底端与自动测量架的“零点”对齐。测量时，主机1发出控制信号，驱动自动测量架5的步进电机带动固体镭源8自长方形框架的“零点”定点移动。探测器2将采集到的信号发送给主机1，用于后续的计算。
一种应用固体镭源中心点测量仪进行检测的方法，包括如下步骤：
第一步：测量；
将被测固体镭源8放置在自动测量架5上，被测源外壳的底端与标尺零点处（正对准直狭缝处）对齐，利用自动测量架5的步进电机进行定点测量。由每次移动的步长确定测量点位置，每个测量点的测量时间设为20s。以测量点距离源外壳底端的长度为横坐标，仪器的响应值为纵坐标作中心点位置测量曲线，如图4所示。
第二步：固体镭源位置判断；
标定测量曲线的最高点即为固体镭源内部镭盐粉末的几何中心点，曲线中第一拐点至第二拐点的距离即为固体镭源中焊封镭源粉末的源管的长度。依据测量曲线的两个拐点为现有技术，所述的第一拐点是指距“零点”位置近的拐点。
第三步：镭源内部源管破损泄漏判断；
（1）测量曲线峰形不对称，则距离最高点较远的一端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近。此处的峰形不对称是指两个拐点距离最高点的长度相差50%以上。
（2）测量曲线峰形对称，但峰形两端上升或下降缓慢，两个拐点的距离大于13mm，则镭源两端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近。在本实施例中，当固体镭源内部源管的长度不大于10mm，仪器测量最大偏差1mm，按3倍标准偏差计，两个拐点的距离大于13mm时认为峰形两端上升或下降缓慢。
（3）若存在两个或两个以上的峰值，则源管断裂成两段或几段。
（4）测量曲线基线部分整体的响应值比同等镭含量的镭源正常测量值增高3σ（标准偏差）以上，而峰形基本正常，则源管存在裂缝，镭盐粉末衰变产生的氡气从源管中泄漏出来，充满镭源内部。
本发明采用带有准直狭缝的屏蔽体4，能够实现固体镭源中心点位置测量和内部源管质量检测。通过开展测量，可准确测定固体镭源内部放射性“热点”（镭盐粉末）的位置分布；可准确判断固体镭源内部源管是否破损泄漏。
Claims (9)
1.一种固体镭源中心点测量仪，包括主机（1）、探测器（2）、屏蔽体（4）和自动测量架（5）；其中，主机分别与探测器（2）和自动测量架（5）连接，主机（1）向自动测量架（5）发送位置控制信号和时间控制信号，同时向探测器（2）发送自动测量信号，驱动自动测量架（5）带动被测镭源（8）移动到设定位置进行测量，同时为探测器（2）供电，主机（1）采集来自探测器（2）的电脉冲信号，进行记录；探测器（2）放置在屏蔽体（4）中，探测器（2）采集被探测晶体（3）受被测镭源（8）照射后产生的光信号，并将其转换为电脉冲信号，然后将其发送给主机（1）；屏蔽体（4）为钨合金制圆柱状，在其上部中心处开孔作为探测器安装孔，沿屏蔽体（4）轴心位置、探测器安装孔下方开有准直狭缝（7）；自动测量架（5）带动固体镭源（8）运动。
2.根据权利要求1所述的一种固体镭源中心点测量仪，其特征在于：所述的主机（1）分别与探测器（2）和自动测量架（5）连接，测量时，主机（1）首先向自动测量架（5）发送移动步长和每点测量时长信号，并向探测器（2）发送自动测量信号，驱动自动测量架（5）带动被测镭源（8）自动移至“零点”开始测量，并向探测器（2）供电；主机（1）采集来自探测器（2）的电脉冲信号，在主机中形成了一个位置信息和对应的电脉冲信号，完成第一个测量点的测量；然后自动测量架带动被测镭源移动l mm，到达第二个位置继续测量；随后按照上述操作完成其它位置的测量工作。
3.根据权利要求1所述的一种固体镭源中心点测量仪，其特征在于：所述的探测器（2）安装在屏蔽体（4）上的探测器安装孔内，探测器（2）晶体为CsI晶体，晶体尺寸为长6mm×宽3mm×高30mm。
4.根据权利要求1所述的一种固体镭源中心点测量仪，其特征在于：所述的屏蔽体（4）上部中心处开孔作为探测器安装孔，沿屏蔽体（4）轴心位置、探测器安装孔下方开有准直狭缝（7），确保只有正对着屏蔽体狭缝（7）的源体部分发射的γ射线通过，其它的射线被屏蔽吸收。
5.根据权利要求4所述的一种固体镭源中心点测量仪，其特征在于：所述的屏蔽体（4）外径为100mm，在其顶部中心处开有外径为10mm，高度为30mm的孔作为探测器安装孔，在探测器安装孔正下方开有垂直高度为71mm，安装探测晶体一端为3mm×6mm，另一端为0.5mm×3mm的长方锥形准直狭缝。
6.根据权利要求1所述的一种固体镭源中心点测量仪，其特征在于：所述的自动测量架（5）包括长方形框架和步进电机（6），步进电机（6）的转子与固体镭源（8）固定连接，带动固体镭源（8）在长方形框架上运动；步进电机（6）与主机（1）连接，在主机（1）发出的位置控制信号控制下运动，带动固体镭源（8）在长方形框架上运动。
7.一种应用权利要求1-6任何一项所述的固体镭源中心点测量仪进行检测的方法，包括如下步骤：
第一步：测量；
将被测固体镭源（8）放置在自动测量架（5）上，被测源外壳的底端与标尺零点处对齐，利用自动测量架（5）的步进电机进行定点测量；以测量点距离源外壳底端的长度为横坐标，仪器的响应值为纵坐标作中心点位置测量曲线；
第二步：固体镭源位置判断；
标定测量曲线的最高点为固体镭源内部镭盐粉末的几何中心点，曲线中第一拐点至第二拐点的距离即为固体镭源中焊封镭源粉末的源管的长度；
第三步：镭源内部源管破损泄漏判断；
（1）测量曲线峰形不对称，则距离最高点较远的一端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近；
（2）测量曲线峰形对称，但峰形两端上升或下降缓慢，两个拐点的距离大于13mm，则镭源两端焊封处发生破碎，内部的镭盐粉末散落在附近；
（3）若存在两个或两个以上的峰值，则源管断裂成两段或几段；
（4）测量曲线基线部分整体的响应值比同等镭含量的镭源正常测量值增高3σ以上，而峰形基本正常，则源管存在裂缝，镭盐粉末衰变产生的氡气从源管中泄漏出来，充满镭源内部。
8.一种根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的测量步骤中，由每次移动的步长确定测量点位置，每个测量点的测量时间设为20s。
9.一种根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的镭源内部源管破损泄漏判断步骤中，所述的峰形不对称是指两个拐点距离最高点的长度相差50%以上；当固体镭源内部源管的长度不大于10mm，仪器测量最大偏差1mm，按3倍标准偏差计，两个拐点的距离大于13mm时认为峰形两端上升或下降缓慢。
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