CN106970410A - 氚含量测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射性物质含量测量技术领域，旨在解决现有技术中氚含量测量装置测量结果精度较低问题，提供一种氚含量测量装置，其包括样品单元和对照单元。样品单元从外到内依次包括第一温控室、第一测量结构和样品室。对照单元从外到内依次包括第二温控室、第二测量结构和对照室，第二温控室与第一温控室结构相同，对照室位于第二温控室中；第二温控室和对照室之间设有用于测量对照室向第二温控室的热辐射热功率的第二测量结构。样品室中还设有第一校核热源，对照室中还设有第二校核热源，第一校核热源和第二校核热源均为能够调节放热功率的热源。本发明还涉及一种基于上述测量装置的氚含量测量方法。本发明的有益效果是测量结果精度较高。

Description

氚含量测量装置及方法

技术领域

本发明涉及放射性物质含量测量技术领域，具体而言，涉及一种氚含量测量装置。本发明还涉及一种氚含量测量方法。

背景技术

氚是氢的同位素之一，具有放射性。氚进入人体后会对人体器官造成严重的伤害。氚含量的测量是氚的处理过程中一个不可或缺的环节。

然而现有技术中的氚含量测量方法得出的精度较低。

发明内容

本发明旨在提供一种氚含量测量装置，以解决现有技术中的氚含量测量方法得出的精度较低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述氚含量测量装置的氚含量测量方法。

本发明的实施例是这样实现的：

一种氚含量测量装置，其包括样品单元和对照单元。样品单元包括第一温控室和用于存放待测含氚样品的样品室，样品室设置于第一温控室中；第一温控室和样品室之间设有用于测量样品室向第一温控室的热辐射热功率的第一测量结构。对照单元包括第二温控室和对照室，第二温控室与第一温控室结构相同，对照室位于第二温控室中；第二温控室和对照室之间设有用于测量对照室向第二温控室的热辐射热功率的第二测量结构。样品室中还设有第一校核热源，对照室中还设有第二校核热源，第一校核热源和第二校核热源均为能够调节放热功率的热源。

一种氚含量测量方法，该氚含量测量方法基于上述氚含量测量装置。该氚含量测量方法包括如下步骤：

第一测量步骤：在第一校核热源和第二校核热源的放热功率调节为零的状态下，使用第一测量结构的测量电路测量第一测量结构的热敏电阻的阻值，记录测得的阻值R0；使用第二测量结构的测量电路测量第二测量结构的热敏电阻的阻值，记录测得的阻值r0；

第二测量步骤：调节第一校核热源和第二校核热源的放热功率，依次取若干不同大小的放热功率W_i，并分别使用第一测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量第一测量结构的热敏电阻的阻值R_i；使用第二测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量第二测量结构的热敏电阻的阻值r_i；

绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤：以第一测量步骤和第二测量步骤中的测量结果用ΔR_i＝(R_i-r_i)-(R0-r0)计算ΔR_i的值，并以ΔR_i的值为纵坐标，以输入的放热功率W_i的值为横坐标绘制热敏电阻的灵敏度曲线ΔR_i-W_i。绘制所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i请参照图23。

第三测量步骤：将第一校核热源和第二校核热源的放热功率调节为零，并向样品室中加入总质量为M的含氚样品，待第一测量结构和第二测量结构的测量电路的读数稳定后，读取两者示出的样品室中的热敏电阻的阻值R2和对照室中的热敏电阻的阻值r2；

含氚样品的氚含量求得步骤：根据第一测量步骤和第三测量步骤的测量结果计算得出ΔR2＝(R2-r2)-(R0-r0)，然后在绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i上纵坐标值为ΔR2的点对应的横坐标的放热功率值W2即为含氚样品的放热功率；然后通过公式m＝W2/K计算含氚样品中氚的绝对含量m，通过公式(m/M)×100％计算出含氚样品中氚的相对含量，式中的K为单位质量的氚的放热功率，一般可取K＝0.324W/g.

综上所述，本实施例中的氚含量测量装置至少具有以下有益效果：

1)通过对照单元的设置，可降低环境及测量装置本身的因素对测量结果的干扰，能够得到科学、准确、高精度的测量结果；

2)采用第一温控室和第二温控室进行控温，并用隔热体进行隔热，使得内部测量环境能够始终保持稳定，且有利于内部热源形成恒定的热场，不受外界环境的干扰影响，确保测量结果的精确；

3)本装置可采用第一校核热源和第二校核热源对第一测量结构和第二测量结构进行预先校核，提高第一测量结构和第二测量结构的测量准确性。

本实施例中的氚含量测量方法基于上述氚含量测量装置，因此也同样具有测量精度高的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一中的氚含量测量装置的结构示意图；

图2为图1中的样品单元的结构示意图；

图3为图2中的第一温控室的结构示意图；

图4是图3中的热惰体的结构示意图；

图5是图3中的恒温控制结构的结构示意图；

图6为图5中的第一绕管结构的结构示意图；

图7为图6中的内层杯状绕管1的结构示意图；

图8为图5中的第二绕管结构的结构示意图；

图9示出了图5中的第一绕管结构和第二绕管结构打开时的结构示意图；

图10是图3中的隔热结构的结构示意图；

图11是图10中的隔热体的结构示意图；

图12为图10中的外壳的结构示意图；

图13为图12的A处放大图；

图14为图2中的样品室的结构示意图；

图15为图2中的第一测量结构的结构示意图；

图16为图15中的测量壳体的结构示意图；

图17示出了图2中的第一测量结构和样品室配合于第一温控室中的结构；

图18是图1中的对照单元的结构示意图；

图19为图18中的第二温控室的结构示意图；

图20为图18中的对照室的结构示意图；

图21为图18中的第二测量结构的结构示意图；

图22为本发明实施例二中的氚含量测量方法的流程图；

图23为本发明实施例二中的热敏电阻的灵敏度曲线的示意图。

图标：001-氚含量测量装置；010-样品单元；020-对照单元；100-第一温控室；110-热惰体；111-容纳腔；112-第一端面；113-第二端面；114-外周面；115-接出孔；116-杯状部；117-盖合部；120-恒温控制结构；121-第一绕管结构；1211-内层杯状绕管；1212-外层杯状绕管；1213-第一开口；1214-第二开口；1215-第三开口；1216-第四开口；1217-连接管段；122-第二绕管结构；1221-内层平面绕管；1222-外层平面绕管；1223-连通部；123-第一进水管；124-第一出水管；125-第二进水管；126-第二出水管；127-恒温循环器；130-隔热结构；131-空腔；132-第一容管通道；133-第二容管通道；134-出口；135-第一隔热体；136-第二隔热体；139-隔热体；140-外壳；141-通孔；142-杯状壳；143-壳盖体；144-环形边缘；145-螺栓；200-第二温控室；300-样品室；310-导热壁体；320-镀金层；320-镀金层；330-第一贮氚体；340-第一空心管；350-过滤结构；360-第一校核热源；361-加热电阻；362-加热电路；363-真空电极；400-对照室；430-第二贮氚体；440-第二空心管；460-第二校核热源；500-第一测量结构；510-测量壳体；511-电气绝缘层；520-热敏电阻；530-测量电路；550-隔热支撑件；600-第二测量结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一中的氚含量测量装置001的结构示意图。请参照图1，该氚含量测量装置001包括样品单元010和对照单元020。通过将样品单元010的测得结果和对照单元020的测得结果进行对比分析，以求得氚的含量。

图2为图1中的样品单元010的结构示意图。请参照图2，样品单元010包括第一温控室100和用于存放待测含氚样品的样品室300，样品室300设置于第一温控室100中；第一温控室100和样品室300之间设有用于测量样品室300向第一温控室100的热辐射热功率的第一测量结构500。

图3为图2中的第一温控室100的结构示意图。请参照图3，第一温控室100包括空心结构的热惰体110、包围热惰体110外表面的恒温控制结构120以及包围恒温控制结构120外表面的隔热结构130。

图4是图3中的热惰体110的结构示意图。请参见图4，本实施例中的热惰体110为圆柱形壳体结构，其内为用于容纳待测样品或装有样品的容器的容纳腔111，其外表面包括相对的第一端面112和第二端面113，以及连接第一端面112和第二端面113的外周面114。

本实施例中的热惰体110可以是采用纯铝制作而成的各处壁厚一致的壳状结构，优选地，其壁厚可设置成30-50mm。纯铝具有良好的导热性能，因此，在热惰体110的某一处受热时，其接收到的热量将快速地在热惰体110上传导，使得热量在其上均匀分布，加之热惰体110各处壁厚一致，其壁上各处的温度能始终保持动态稳定，能够使其所产生的热场均匀和稳定，有利于温度控制和后续测量时提高测量精度。热惰体110的壁厚设置得较厚，也能确保在接收一定热量时，其产生的温度变化足够地小。热惰体110底部开有接出孔115，方便设置于其容纳腔111内的结构、电路的导线等从容纳腔111中连接。在需要连出的结构、导线等设置好后，可对该接出孔115进行隔热处理，如使用隔热性能好的封堵胶封堵该接出孔115，以保证热量不会从该接出孔115散出影响测量结果的准确性。热惰体110由上端开口的杯状部116和盖合该杯状部116的盖合部117构成。盖合部117和杯状部116采用沉头方式可拆卸配合，并在两者的配合接缝处采用导热良好的密封胶合，确保两者之间热量的传递和在热惰体110的壁上形成等温体。通过沉头的配合方式使热惰体110的壁厚各处保持一致。该连接设置成可拆卸连接方式，以便将样品或装有样品的容器放入其容纳腔111中。

在其他实施例中，热惰体110的形状可以为球形壳体、长方体形壳体以及其他任何具有容纳腔111的封闭或基本封闭的结构。构成本实施例中的热惰体110的材料也可使用铝合金、钛合金、纯铜等金属材料甚至其他任何具有良好导热性能的非金属材料。

图5为图3中的恒温控制结构120的结构示意图(以纵向剖视图的形式表示)。需要说明的是，图5中用虚线表示与本恒温控制结构120有配合关系的热惰体110，但热惰体110并不属于本实施例中的恒温控制结构120的一部分。请参照图5，恒温控制结构120包括可拆卸配合的第一绕管结构121和第二绕管结构122，第一绕管结构121和第二绕管结构122共同包覆热惰体110(请配合参见图3)。设置成可拆卸的第一绕管结构121和第二绕管结构122方便其拆装。本发明中所描述的第一绕管结构121和第二绕管结构122均为通过管道按一定的绕卷方式形成的结构。恒温控制结构120还包括分别连通第一绕管结构121两端的第一进水管123和第一出水管124，及连通第二绕管结构122两端的第二进水管125和第二出水管126。第一进水管123、第一出水管124、第二进水管125以及第二出水管126均从内向外贯穿隔热结构130，并与设置于隔热结构130外的恒温循环器127连通。在本实施例中，第一进水管123、第一出水管124、第二进水管125、第二出水管126，以及第一绕管结构121和第二绕管结构122均可采用直径为8-10mm的铜管制成。

图6为图5中的第一绕管结构121的结构示意图。请参照图6，第一绕管结构121为双层结构，以进一步增强恒温效果。第一绕管结构121包括相互连通的内层杯状绕管1211和外层杯状绕管1212，内层杯状绕管1211配合于外层杯状绕管1212的内侧,两者之间可以紧密贴合，也可留有一定的间隙。内层杯状绕管1211的两端开口分别为第一开口1213和第二开口1214，外层杯状绕管1212的两端开口分别为第三开口1215和第四开口1216。第二开口1214和第四开口1216通过连接管段1217连接。第一进水管123连通第一开口1213，第一出水管124连通第三开口1215；第二开口1214与第四开口1216连通。因此，第一绕管结构121的绕卷方式可以为，从进水管处的开口(即第一开口1213)沿涡状线朝外绕卷成近似圆盘形的内层杯状绕管1211的底壁，然后沿以内层杯状绕管1211的外周为基圆，该基圆的中垂线为高向的螺旋线绕卷形成内层杯状绕管1211的侧壁，从而形成上端开口的内层杯状绕管1211；然后内层杯状绕管1211的上端开口(即第二开口1214)沿径向向外延伸稍大于管径的距离，并往回螺旋绕卷直到其下端位于内层杯状绕管1211的底壁下稍大于管径的位置，形成外层杯状绕管1212的侧壁，然后沿涡状线向内绕卷形成外层杯状绕管1212的底壁，使外层杯状绕管1212的下端开口位于其底壁的中心处，即为第四开口1216，最后第四开口1216连通第一出水管124，使整个第一绕管结构121形成循环回路。

图7为图6中的内层杯状绕管1211的结构示意图。为更加直观的理解第一绕管结构121的结构，请结合参照图7所示的内层杯状绕管1211的结构示意图。外层杯状绕管1212的形状与内层杯状绕管1211为相似的杯状结构。

图8为图5中的第二绕管结构122的结构示意图。请参照图8，第二绕管结构122为双层结构，其包括相互叠合的内层平面绕管1221和外层平面绕管1222，内层平面绕管1221的两端开口分别位于内层平面绕管1221的中心处和外周处；外层平面绕管1222的两端开口分别位于外层平面绕管1222的中心处和外周处，且内层平面绕管1221的位于其外周的开口和外层平面绕管1222的位于其外周的开口通过连通部1223连通。内层平面绕管1221的位于其中心处的开口和外层平面绕管1222的位于其中心的开口分别连通第二进水管125和第二出水管126。或者内层平面绕管1221的位于其中心处的开口和外层平面绕管1222的位于其中心的开口分别连通第二出水管126和第二进水管125，以改变水流方向。第二绕管结构122的绕卷方式可以是，从第二进水管125处绕涡状线向外绕卷形成第二绕管结构122的内层平面绕管1221，然后向周向绕卷并在平行于内层平面绕管1221的平面上绕涡状线向内绕卷直到另一端位于其中心位置，形成外层平面绕管1222，并连通第二出水管126，形成循环回路。

通过在上述第一绕管结构121和第二绕管结构122的循环回路中进行恒温水浴，使得其恒温控制结构120内测始终保持恒温热场，这样，热惰体110的壁上能够保持恒温，形成恒温热场，确保热辐射功率的测量精度。

请结合参照图5至图8，恒温控制结构120采用设置成双层结构能够更好地确保其恒温效果和恒温控制的精度。

请再次参照图5，热惰体110设置在第一绕管结构121中，然后第二绕管结构122覆盖第一绕管结构121的上端开口，将热惰体110封闭起来。

图9示出了第一绕管结构121和第二绕管结构122打开时的结构示意图。可打开的第一绕管结构121和第二绕管结构122方便本装置的拆装和使用。

请配合参照图3、图4，第一开口1213正对热惰体110的第一端面112的中心位置，第二开口1214位于外周面114靠近第二端面113一端的外周上。第三开口1215正对第一端面112的中心位置，第四开口1216位于外周面114靠近第二端面113一端的外周上；第二进水管125连通第三开口1215，第二出水管126连通第四开口1216。第一绕管结构121包覆热惰体110的第一端面112和周面的。第二绕管结构122覆盖热惰体110的第二端面113。

图10是图3中的隔热结构130的结构示意图。请参见图10，在本实施例中，隔热结构130包括隔热体139和外壳140。隔热体139填充于外壳140和恒温控制结构120之间(恒温控制结构120未画出)。

图11是图10中的隔热体139的结构示意图。请参见图10，本实施例中的隔热体139中间位置具有用于容纳上述的恒温控制结构120的空腔131，以及连通该空腔131上端和隔热体139外表面的第一容管通道132和连通该空腔131下端和隔热体139外表面的第二容管通道133。在本实施例中第一容管通道132和第二容管通道133交汇于隔热体139外表面的同一出口134，以使隔热体139上所设置的连通其外壁的面积尽可能的少，从而减少热量损失影响测量结果。本实施例中的隔热体139还可设置成包括可拆卸配合的第一隔热体135和第二隔热体136两部分。优选地，第一隔热体135和第二隔热体136的分隔面为通过第二容管通道133的轴线的平行于隔热体139底面的平面，以方便安装和打开。第一隔热体135和第二隔热体136共同围成包覆恒温控制结构120的中空的隔热体139(恒温控制结构120请参见图3)。隔热体139可采用棉岩板制作而成，厚度可制成约为15cm。隔热体139的设置可隔绝环境温度对内测的恒温控制结构120和热惰体110等结构的温度影响，确保其内部的热场均匀稳定，保证测量精度。

图12为图10中的外壳140的结构示意图，图13为图12的A处放大图。请参照图12，外壳140设有通孔141。优选地，通孔141可设置在外壳140的侧壁下部。外壳140可设置成主要由上端开口的杯状壳142和可拆卸地封闭杯状壳142的开口的壳盖体143构成。杯状壳142的开口端沿其径向向外延伸形成环形边缘144，壳盖体143配合于环形边缘144上，并通过若干个沿周向布置的螺栓145连接于环形边缘144上。图12中的部分结构可配合参见图13。

本实施例中的外壳140还可设置成其他任何合适的，由至少两部分可拆卸连接的方式构成的结构。外壳140可采用具有较高强度的材料，如碳钢、硬质塑料等加工而成。另外，本实施例中外壳140主要用于容纳隔热体139，并使隔热体139保持固定的形状。因此，本实施例的其他实施方式中，可舍去外壳140而通过其他方式实现其功能，如使用胶带固定隔热体139。

请配合参照图3、图10、图11、图12，隔热体139填充于外壳140和恒温控制结构120之间。第一进水管123和第一出水管124配合在第二容管通道133中，并依次穿过隔热体139的出口134和外壳140的通孔141，延伸出外壳140之外，并在外壳140之外连接至用于驱动水循环的恒温循环器127。第二进水管125和第二出水管126配合在第一容管通道132中，并依次穿过隔热体139的出口134和外壳140的通孔141，延伸出外壳140之外，并在外壳140之外连接至用于驱动水循环的恒温循环器127。作为一种可选的实施方式，第一绕管结构121与第一隔热体135相互连接；第二绕管结构122与第二隔热体136相互连接，使得在需要向本实施例的容纳腔111放入需要测量的样品时，可一次同时打开第二绕管结构122与第二隔热体136，减少操作次数。第一进水管123和第一出水管124、第二进水管125和第二出水管126位于外壳140之外的部分用聚乙烯材料包裹以减小外界环境的影响。第一进水管123和第一出水管124、第二进水管125和第二出水管126安装好后可使用保温材料将空隙填满，减少内外部的热交换。

请再次参照图3、图5，本实施例中的第一温控室100在使用时，可启动恒温循环器127，从第一进水管123或第二进水管125中通入一定温度的水或其他流体，流体经过第一绕管结构121或第二绕管结构122后从第一出水管124或第二出水管126中流出。恒温循环器127中可设置温度控制结构，并通过补充加热的方式使循环的流体的温度始终恒定，从而使恒温控制结构120内部形成稳定的热场。

图14为图2中的样品室300的结构示意图。请参照图14，样品室300中设有能够存储氚气的第一贮氚体330。样品室300连接有与其连通的第一空心管340。第一空心管340和样品室300内腔之间设有过滤结构350。在本实施例中过滤结构350为过滤板。样品室300可设置成多种形状，如球形的壳、长方体的壳。优选地，样品室300可由纯铝制成等壁厚的壳体。纯铝具有优良的导热能力，可使得壳体内表面任何位置上受热均可快速地均匀地传递到整个壳体，可将位于其中的热源可能出现的不均匀的发热投射在壳体上形成一个等温的热源。优选地，样品室300的内壁设有镀金层320。由于本实施例中的氚含量测量装置001在使用时，样品室300中的含氚或其他放射性物质的样品在向外辐射时，主要由纯铝或一些其他合适的材料构成的样品室300的内壁受辐射可能被氧化而进行放热。该部分热量将会污染样品的辐射热场，影响测量结果的准确性。而金的性能稳定，在镀金层320的保护下受到辐射时不会发生氧化放热或其他吸热或放热的情况，确保测量的准确。样品室300中还设有第一校核热源360。在本实施例中，第一校核热源360包括设置于样品室300中的加热电阻361和位于第一温控室100之外且与加热电阻361电连接的加热电路362。可选地，样品室300的围壁上设有两个贯穿其内外表面的真空电极363，该加热电阻361的两端分别电连接两个真空电极363位于样品室300中的接线端，该加热电路362的两端分别电连接两个真空电极363露出样品室300之外的接线端。

本实施例中的样品单元010还包括贯穿第一温控室100并通入样品室300的用于加注氚气的第一空心管340，样品室300悬空吊挂于第一空心管340的一端。

图15为图2中的第一测量结构500的结构示意图。请参照图15，本实施例中的第一测量结构500包括测量壳体510。测量壳体510外侧设有热敏电阻520，热敏电阻520连接有用于测量所述热敏电阻520阻值的测量电路530。为保持图形清晰，图2中的测量电路530隐藏未示出。本实施例中的测量电路530可以替换为同样能够测量阻值的万用表。

图16为图15中的测量壳体510的结构示意图。请参照图16，本实施例中的测量壳体510采用导热性能良好的纯铝制成，其厚度可以为3-5mm。测量壳体510的外表面包裹或涂覆有导热的电气绝缘层511。其中，电气绝缘层511为导热矽胶布。在其他实施例中，测量壳体510还可直接由导热的电气绝缘材料构成，而不需要对其外表面进行绝缘处理。

请再次参照图15，热敏电阻520由螺旋绕卷于测量壳体510外壁的铂丝构成。通过铂丝螺旋绕卷形成的铂电阻的阻值会随着其受到的热辐射进行变化，测量电路530可测量出该该阻值的变化，从而可求出热辐射功率的值。优选地，螺旋绕卷的铂丝相邻的圈之间间距设置成相等。由铂丝螺旋绕卷形成的热敏电阻520具有很高的热敏值，在热场发生较小的变化，其阻值都会相应地发生变化，从而能够准确地测量热场的变化，即能够精确地测出待测热源热辐射值，进而能够精确地计算处待测热源中发热物质的含量，具有测量精度高的有益效果。为进一步提高测量精度，测量电路530中可设置信号放大单元。

请再次参照图2，第一测量结构500通过隔热支撑件550支撑于第一温控室100内部的底面。隔热支撑件550采用隔热材料制成，以减少热传导，确保测量精度。

图17示出了第一测量结构500和样品室300配合于第一温控室100中的结构。为使结构清晰显示，图17中的第一温控室100的大部分结构隐藏，只显示其中的热惰体110。请结合参照图2、图17，第一测量结构500的电气绝缘层511的外表面与第一温控室100的内表面之间的间距处处相等。第一测量结构500的测量壳体510的内表面与样品室300的外表面之间的间距处处相等，以确保热敏电阻520的各处处于均匀热场的等温线上，有利于确保热敏电阻520各处的温度相等，从而使热敏电阻520各处的阻值变化均匀，能够被准确地测量。第一空心管340可设置成空心结构，待测的含氚样品可从第一空心管340的内孔添加入样品室300中，容纳于第一贮氚体330中进行辐射放热。为方便测量电路530的导线的接出，可在热惰体110上开设接出孔115，为减少内外热交换，在连接测量电路530的导线后可用封堵材料封堵接出孔115。同样的，为方便加热电路362与真空电极363之间的导线连出，可在热惰体110的下端开口，该导线从热惰体110的开口及上述接出孔115接出连接加热电路362，然后同样的用封堵材料封堵开口。当然，为避免加热电路362的导线和测量电路530的导线相交影响图的清晰，本图中加热电路362及相关导线隐藏未示出。

图18是图1中的对照单元020的结构示意图。请参照图18，对照单元020包括第二温控室200、对照室400以及设置于第二温控室200和对照室400之间且用于测量对照室400向第二温控室200的热辐射热功率的第二测量结构600。

图19为图18中的第二温控室200的结构示意图。请参照图19，第二温控室200与第一温控室100结构相同，其具体结构请参见前述图3至图13所示的第一温控室100。

图20为图18中的对照室400的结构示意图。请参照图20，对照室400与样品室300结构相同。对照室400中还设有第二校核热源460。在本实施例中，第二校核热源460由设置于对照室400中的加热电阻361和与该加热电阻361电连接的加热电路362构成。第二校核热源460的加热电阻361设置于对照室400中，第二校核热源460的加热电路362位于第二温控室200之外，第二校核热源460的真空电极363设置于对照室400的围壁上。对照室400中设有与第一贮氚体330结构相同的第二贮氚体430，对照单元020还包括贯穿第二温控室200并通入对照室400的第二空心管440；第二空心管440的结构与第一空心管340相同；对照室400悬空吊挂于第二空心管440的一端。请配合参照图18，加热电路362可设置于本装置之外，真空电极363可通过贯穿测量壳体510、第二温控室200的壁的导线连接加热电路362。为避免内外热量的传递，在导线贯穿测量壳体510处的开孔应进行如采用封堵胶的方式进行封堵。为减小本装置的开口，以减少热损失影响精度，上述导线可通过第二容管通道133并从出口134和外壳140的通孔141伸出。

图21为图18中的第二测量结构600的结构示意图。请参见图21，第二测量结构600与第一测量结构500的结构相同。其具体结构请参见前述图15至图17所示的第一测量结构500。

请再次参见图18，第二测量结构600通过隔热支撑件550支撑于第二温控室200的内侧的底面。

上述的第二测量结构600的电气绝缘层511的外表面与第二温控室200的内表面之间的间距处处相等；第二测量结构600的测量壳体510的内表面与对照室400的外表面之间的间距处处相等。

综上所述，本实施例中的氚含量测量装置001至少具有以下有益效果：

1)通过对照单元020的设置，可降低环境及测量装置本身的因素对测量结果的干扰，能够得到科学、准确、高精度的测量结果；

2)采用第一温控室100和第二温控室200进行控温，并用隔热体139进行隔热，使得内部测量环境能够始终保持稳定，且有利于内部热源形成恒定的热场，不受外界环境的干扰影响，确保测量结果的精确。本实施例中第一温控室100和第二温控室200的控温精度达到0.1℃，能减少因温度变化带来的测量不确定度。

3)采用铂丝螺旋绕卷形成热敏电阻520，通过阻值变化直接测定温度变化后，转化为热功率计算氚含量，其所能测量的温度的精度值很高，即能够测量氚含量很低的含氚样品的放热功率，也就能测出氚含量很低的含氚样品的氚含量，并且测量结果具有很高的精度，满足工业应用及科研实验的要求；

4)本装置可采用第一校核热源360和第二校核热源460对第一测量结构500和第二测量结构600进行预先校核，提高第一测量结构500和第二测量结构600的测量准确性。

实施例二

本实施例提供一种氚含量测量方法，其基于实施例一中的氚含量测量装置001。请参见图22，本实施例中的氚含量测量方法包括如下步骤：

第一测量步骤：在第一校核热源360和第二校核热源460的放热功率调节为零的状态下，使用第一测量结构500的测量电路530测量第一测量结构500的热敏电阻520的阻值，记录测得的阻值R0；使用第二测量结构600的测量电路530测量第二测量结构600的热敏电阻520的阻值，记录测得的阻值r0；

第二测量步骤：调节第一校核热源360和第二校核热源460的放热功率，依次取若干不同大小的放热功率W_i，并分别使用第一测量结构500的测量电路530在各个不同的放热功率W_i下测量第一测量结构500的热敏电阻520的阻值R_i；使用第二测量结构600的测量电路530在各个不同的放热功率W_i下测量第二测量结构600的热敏电阻520的阻值r_i；

绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤：以第一测量步骤和第二测量步骤中的测量结果用ΔR_i＝(R_i-r_i)-(R0-r0)计算ΔR_i的值，并以ΔR_i的值为纵坐标，以输入的放热功率W_i的值为横坐标绘制热敏电阻520的灵敏度曲线ΔR_i-W_i，绘制所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i请参照图23；

第三测量步骤：将第一校核热源360和第二校核热源460的放热功率调节为零，并向样品室300中加入总质量为M的含氚样品，待第一测量结构500和第二测量结构600的测量电路530的读数稳定后，读取两者示出的样品室300中的热敏电阻520的阻值R2和对照室400中的热敏电阻520的阻值r2；

含氚样品的氚含量求得步骤：根据第一测量步骤和第三测量步骤的测量结果计算得出ΔR2＝(R2-r2)-(R0-r0)，然后在绘制热敏电阻520的灵敏度曲线步骤所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i上纵坐标值为ΔR2的点对应的横坐标的放热功率值W2即为含氚样品的放热功率；然后通过公式m＝W2/K计算含氚样品中氚的绝对含量m，通过公式(m/M)×100％计算出含氚样品中氚的相对含量。式中的K为单位质量的氚的放热功率，一般可取K＝0.324W/g。

本实施例中的测量方法基于实施例一中的氚含量测量装置001，因此也同样具有测量精度高的有益效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氚含量测量装置，其特征在于：

所述氚含量测量装置包括样品单元和对照单元；

所述样品单元包括第一温控室和用于存放待测含氚样品的样品室，所述样品室设置于所述第一温控室中；所述第一温控室和所述样品室之间设有用于测量所述样品室向所述第一温控室的热辐射热功率的第一测量结构；

所述对照单元包括第二温控室和对照室，所述第二温控室与所述第一温控室结构相同，所述对照室位于所述第二温控室中；所述第二温控室和所述对照室之间设有用于测量所述对照室向所述第二温控室的热辐射热功率的第二测量结构；

所述样品室中还设有第一校核热源，所述对照室中还设有第二校核热源，所述第一校核热源和所述第二校核热源均为能够调节放热功率的热源。

2.根据权利要求1所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一温控室包括热惰体、包围所述热惰体外表面的恒温控制结构以及包围所述恒温控制结构外表面的隔热结构。

3.根据权利要求2所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述隔热结构包括外壳和隔热体；

所述隔热体填充于所述外壳和所述恒温控制结构之间。

4.根据权利要求2所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述恒温控制结构包括可拆卸配合的第一绕管结构和第二绕管结构；所述第一绕管结构和所述第二绕管结构共同包覆所述热惰体；

所述恒温控制结构还包括分别连通所述第一绕管结构两端的第一进水管和第一出水管，及连通所述第二绕管结构两端的第二进水管和第二出水管；

所述第一进水管、所述第一出水管、所述第二进水管以及所述第二出水管均从内向外贯穿所述隔热结构，并与设置于所述隔热结构外的恒温循环器连通。

5.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构包括空心的测量壳体，所述测量壳体外部包裹或涂覆有导热的电气绝缘层，所述电气绝缘层的外表面设有热敏电阻；所述热敏电阻连接有用于测量所述热敏电阻阻值的测量电路；

所述第二测量结构与所述第一测量结构的结构相同。

6.根据权利要求5所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述电气绝缘层为导热矽胶布，所述热敏电阻由螺旋绕卷于所述电气绝缘层外壁的铂丝构成。

7.根据权利要求5所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构的所述电气绝缘层的外表面与所述第一温控室的内表面之间的间距处处相等；

所述第二测量结构的所述电气绝缘层的外表面与所述第二温控室的内表面之间的间距处处相等；

所述第一测量结构的所述测量壳体的内表面与所述样品室的外表面之间的间距处处相等；

所述第二测量结构的所述测量壳体的内表面与所述对照室的外表面之间的间距处处相等。

8.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一校核热源包括设置于所述样品室中的加热电阻和位于所述第一温控室之外且与所述加热电阻电连接的加热电路；

所述第二校核热源的结构与所述第一校核热源的结构相同，所述第二校核热源的所述加热电阻设置于所述对照室中，所述第二校核热源的所述加热电路位于所述第二温控室之外。

9.根据权利要求1-4任一项所述的氚含量测量装置，其特征在于：

所述第一测量结构和所述第二测量结构分别通过隔热支撑件对应支撑于所述第一温控室和所述第二温控室的内侧的底面；

所述样品室中设有能够存储氚气的第一贮氚体，所述样品单元还包括贯穿所述第一温控室并通入所述样品室的用于加注氚气的第一空心管，所述样品室悬空吊挂于所述第一空心管的一端；

所述对照室中设有与所述第一贮氚体结构相同的第二贮氚体，所述对照单元还包括贯穿所述第二温控室并通入所述样品室的第二空心管；所述第二空心管的结构与所述第一空心管相同；所述对照室悬空吊挂于所述第二空心管的一端。

10.一种氚含量测量方法，其特征在于：

所述氚含量测量方法基于权利要求5-7任一项所述的氚含量测量装置，所述氚含量测量方法包括如下步骤：

第一测量步骤：在所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率调节为零的状态下，使用所述第一测量结构的测量电路测量所述第一测量结构的所述热敏电阻的阻值，记录测得的阻值R0；使用所述第二测量结构的测量电路测量所述第二测量结构的所述热敏电阻的阻值，记录测得的阻值r0；

第二测量步骤：调节所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率，依次取若干不同大小的放热功率W_i，并分别使用所述第一测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量所述第一测量结构的所述热敏电阻的阻值R_i；使用所述第二测量结构的测量电路在各个不同的放热功率W_i下测量所述第二测量结构的所述热敏电阻的阻值r_i；

绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤：通过公式ΔR_i＝(R_i-r_i)-(R0-r0)计算ΔR_i的值，并以ΔR_i的值为纵坐标，以输入的放热功率W_i的值为横坐标绘制热敏电阻的灵敏度曲线ΔR_i-W_i；

第三测量步骤：将所述第一校核热源和所述第二校核热源的放热功率调节为零，并向所述样品室中加入总质量为M的含氚样品，待所述第一测量结构和所述第二测量结构的所述测量电路的读数稳定后，读取两者示出的样品室中的热敏电阻的阻值R2和对照室中的热敏电阻的阻值r2；

含氚样品的氚含量求得步骤：通过公式ΔR2＝(R2-r2)-(R0-r0)计算ΔR2的值，然后在所述绘制热敏电阻的灵敏度曲线步骤所得的灵敏度曲线ΔR_i-W_i上纵坐标值为ΔR2的点对应的横坐标的放热功率值W2即为含氚样品的放热功率；然后通过公式m＝W2/K计算含氚样品中氚的绝对含量m，通过公式(m/M)×100％计算出含氚样品中氚的相对含量，式中K为单位质量的氚的放热功率。