CN109239624A

CN109239624A - 一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统和测试方法

Info

Publication number: CN109239624A
Application number: CN201811005273.XA
Authority: CN
Inventors: 吴和宇; 吕绮雯
Original assignee: JIANGSU SINOGRAM MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU SINOGRAM MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: CN109239624B

Abstract

本发明提供一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统和测试方法，测试系统包括：用于检测磁屏蔽材料的磁屏蔽性能的光电倍增管PMT；位于光电倍增管输入侧的光源组件；控制系统，用于控制所述光源组件发出输入光电倍增管的脉冲光信号，位于光电倍增管输出侧的测量系统，用于检测所述光电倍增管输出的电信号；所述测量系统与所述控制系统连接，所述控制系统根据测量系统检测的电信号获取最后的测试结果。利用本发明的测试系统进行磁屏蔽材料测试的方法可以比较不同材料在低磁场下磁屏蔽的微小差异。

Description

一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及光电倍增管检测技术，特别是一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统和测试方法。

背景技术

光电倍增管是一种技术成熟，使用广泛的光探测器件，广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计、尘埃计、浊度计、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、生化分析仪等仪器设备中。

光电倍增管本身是其结构与工作原理决定了器件本身对磁场具有极高敏感性，如图1(a)所示，光电倍增管的打拿级之间通过加高电压，形成电场，光阴极打出的负电子沿电场方向运动，每经过一级打拿级电子数倍增，打拿级前级产生的电子较少，后级程指数增长。如图1(b)所示，如果在前级加一个磁场，电子会改变运动方向，打到前级打拿级上的电子数就会产生改变，可能多也可能少，但是由于指数倍增，会把这个差异进一步放大，实际到达阳极电子数变化是可被测量的。

电磁屏蔽在很多的电性环境和通讯领域有着广泛的应用，光电倍增管自身的许多应用场景也需要这样的电磁屏蔽，为此，测量屏蔽材料性能和屏蔽效果对屏蔽材料的应用有广泛的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统和测试方法，利用测试系统进行测试的方法可以比较不同材料在低磁场下磁屏蔽的微小差异。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统，包括：

用于检测磁屏蔽材料的磁屏蔽性能的光电倍增管PMT；

位于光电倍增管输入侧的光源组件；

控制系统，用于控制所述光源组件发出输入光电倍增管的脉冲光信号，

位于光电倍增管输出侧的测量系统，用于检测所述光电倍增管输出的电信号；

所述测量系统与所述控制系统连接，所述控制系统根据测量系统检测的电信号获取最后的测试结果。

可选地，所述光源组件包括：

LED光源和分光组件；

所述分光组件将LED光源发出的点光源转换为均匀的面光源，且使得面光源的光照强度在所述PMT的线性测量区间。

可选地，所述分光组件包括：

设置在LED光源前方的第一磨砂光导，第一遮光片和第二遮光片；

所述第一磨砂光导，第一遮光片间隔预设距离设置，所述第一遮光片和第二遮光片靠近所述光电倍增管输入侧设置；

所述第一磨砂光导、第二遮光片和第二遮光片均固定在具有黑色避光层的外壳内，所述外壳开口与所述光电倍增管输入侧配合。

可选地，所述控制系统包括：

采集计算机，脉冲产生器、逻辑门电路；

所述采集计算机与所述脉冲产生器连接，输出控制脉冲的电信号至所述脉冲产生器，所述脉冲产生器产生用于输入LED光源的脉冲信号，以及产生用于输入逻辑门电路的门信号；

所述逻辑门电路根据所述门信号向测量系统的ADC输入采集控制信号。

可选地，所述测量系统包括：

高压电路、分压电路；整形放大电路和ADC；

其中，所述高压电路连接所述采集计算机，并根据所述采集计算机输出的高压控制信号经过分压电路输入所述PMT；

所述PMT输出的电信号经过整形放大电路放大，所述ADC依据所述采集控制信号对放大的电信号进行处理，获得用于存入所述采集计算机的采集信号；所述采集计算机依据所述采集信号获取测试结果。

可选地，所述测试系统还包括：垂直于PMT方向的用于控制磁场强度的磁场源，以及所述磁场源为固定在所述PMT区域的磁体，其位置并不唯一，在具体测试过程中磁体与PMT的距离可调整。

第二方面，本发明提供一种基于上述任一所述的测试系统的测试方法，包括：

在光电倍增管外围放置一个外磁场，获取第一测试结果；

将待测的片状磁屏蔽材料包裹测试系统的光电倍增管，在所述光电倍增管外围的外磁场中，获取第二测试结果；

或者，改变外磁场强度，不同磁场强度下获得一系列的测试结果；例如调整磁体与所述光电倍增管之间的距离，以改变外磁场强度，获取第N个测试结果，N为大于2的自然数；

根据所述第一测试结果和第二测试结果/一系列第N个测试结果，获取待测的片状磁屏蔽材料的磁导率。

可选地，根据所述第一测试结果和第二测试结果/一系列第N个测试结果，进行直线拟合Y＝aX+b；a表示斜率，值越大，磁屏蔽效果越差；一系列的测试可以提高a的测试精度；

根据a值的大小判断待测的片状磁屏蔽材料的屏蔽效果。

本发明具有的有益效果：

本发明设置一具有光电倍增管的测试系统，利用光电倍增管对磁场变化的灵敏性，测量磁屏蔽材料在低磁场下的磁屏蔽效果的微小差异。

附图说明

图1为光电倍增管受磁场影响的示意图；

图2为本发明提供的测试系统的结构示意图；

图3为采用图2所示的测试系统进行磁屏蔽材料测试的测试结果比较示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例一

如图2所示，本实施例提供一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统，该测试系统包括：

用于检测磁屏蔽材料的磁屏蔽性能的光电倍增管PMT；

位于光电倍增管输入侧的光源组件；

本实施例的测试系统在实际应用中需要增加外磁场，例如，位于光电倍增管垂直方向的可以控制磁场强度磁体，电流强度来控制磁场强度的电磁线圈，获得一系列磁场强度。

特别说明的是，在本实施例中，光电倍增管摆放的方式位置以及角度都需要固定，防止因为光电倍加管摆放方向不同而有地磁干扰。

其次，光电倍增管的光源发光二极管提供，通过对发光亮度、时间脉冲宽度、脉冲频率进行调制，来获得相应的光信号。

第三，外磁场使用电磁体，靠通电线圈产生磁场。

此外，将磁性材料加工成一定厚度片状物，采用固定的几何隔离磁体与光电倍加管。譬如磁性材料包裹PMT。

具体地，如图2所示，本实施例的光源组件包括：LED光源和分光组件；其中，分光组件将LED光源发出的点光源转换为均匀的面光源，且使得面光源的光照强度在所述PMT的线性测量区间，即保证光照强度不超过光电倍增管的线性测量区间。本实施例中使用一个固定幅度的高频脉冲弱光源作为信号发生源。

所述分光组件包括：设置在LED光源前方的第一磨砂光导03，第一遮光片02和第二遮光片01；

所述第一磨砂光导03，第一遮光片02间隔预设距离设置，所述第一遮光片02和第二遮光片01靠近所述光电倍增管输入侧设置；

所述第一磨砂光导03、第二遮光片02和第二遮光片01均固定在具有黑色避光层的外壳04内，所述外壳开口与所述光电倍增管输入侧配合。

本实施例中的控制系统包括：采集计算机，脉冲产生器、逻辑门电路；

也就是说，采集计算机控制脉冲产生器给出固定脉冲信号和对应的门信号，脉冲信号控制LED光源产生固定频率固定大小的光信号；门信号输入逻辑门电路，以控制ADC采集有效的电信号。

上述的所述测量系统包括：高压电路、分压电路；整形放大电路和ADC；其中，所述高压电路连接所述采集计算机，并根据所述采集计算机输出的高压控制信号经过分压电路输入所述PMT；

具体的测试方法如下的步骤说明：

S1、在光电倍增管外围增加一个或一系列外磁场，获取第一测试结果；

S2、将待测的片状磁屏蔽材料包裹测试系统的光电倍增管，在所述光电倍增管外围增加一个或一系列外磁场中，获取第二测试结果；

或者，通过移动永磁体与光电倍增管的距离，一系列距离将待测的片状磁屏蔽材料包裹外磁场，将包裹后的外磁场增加在光电倍增管的外围，获取第三测试结果提供一系列的外磁场，测得一系列测试结果；

S3、根据所述第一测试结果和第二测试结果/第三测试结果、一系列测试结果，获取待测的片状磁屏蔽材料的磁导率。

例如，根据所述第一测试结果和第二测试结果/第三测试结果、一系列测试结果，进行直线拟合Y＝aX+b；a表示斜率，值越大，磁屏蔽效果越差；

根据a值的大小判断待测的片状磁屏蔽材料的屏蔽效果。本实施例中利用光电倍增管对磁场变化的灵敏性，测量磁屏蔽材料在低磁场下的磁屏蔽效果的微小差异。

实施例二

首先，在本实施例中，光电倍增管摆放的方式位置以及角度都需要固定，防止因为光电倍加管摆放方向不同而有地磁干扰。使用实施事例相同或相似的光电倍加管信号处理和计算机采集分析方法。

其次，光电倍增管的光源用一块闪烁晶体，配一γ放射源，用全能峰的光信号做光源。

第三，外磁场使用永磁体。

此外，将磁性材料加工成一定厚度片状物，采用固定的几何隔离磁体与光电倍加管。譬如用较大但尺寸固定磁性材料形成磁隔离平面固定位置于磁体与光电倍加管之间。

本实施例提供一种基于上述实施例的测试系统的测试方法，包括：

S1、在光电倍增管外一个外磁场，获取第一测试结果；

S2、将待测的片状磁屏蔽材料包裹测试系统的光电倍增管，在所述光电倍增管外磁场中，获取第二测试结果；

或者，通过移动永磁体与光电倍增管的距离，一系列距离提供一系列的外磁场，测得一系列测试结果；

S3、根据所述第一测试结果和第二测试结果/一系列测试结果，获取待测的片状磁屏蔽材料的磁导率。

例如，根据所述第一测试结果和第二测试结果/一系列测试结果，进行直线拟合Y＝aX+b；a表示斜率，值越大，磁屏蔽效果越差；

根据a值的大小判断待测的片状磁屏蔽材料的屏蔽效果。

根据不同材料，每组测试数据有两个测试结果，可以拟合出一条直线，得到拟合直线的斜率a值，根据a值大小判断材料的屏蔽效果。

通过用在已知磁导率材料、不同厚度材料的a值测量，完成对装置的刻度，对待测样品测得的a值插值分析，可以定量给出磁导率等屏蔽效果参数。

也就是说，利用测试系统的光电倍增管去测量信号强度，得到一个信号幅度值。测试系统不动，加入一个或一系列固定外磁场，譬如但不限于移动磁体位置，继续测量光电倍增管信号大小。此时得到一组材料数据。

根据一组材料数据进行直线拟合，拟合方程为:

Y＝aX+b；

其中a代表拟合直线斜率，b代表截距。

斜率表征了信号在有磁场和无磁场信号变化幅度剧烈程度，a值越大磁屏蔽效果越差，a值越小磁屏蔽效果越好。

通过几种已知磁导率不同、厚度不同的材料测量，对系统进行刻度；通过插值的方法对推测待测磁屏蔽材料的磁导率值。

实测实例结果，如图3所示，实测3种屏蔽状态。无屏蔽材料，单层屏蔽材料，双层屏蔽材料。位置1为有磁场测试值，位置2为无磁场测试值。同种材料双层屏蔽好于单层，单层好于无屏蔽。

上述方法可以比较不同材料在低磁场下磁屏蔽差异。即利用磁场对倍增过程空间移动电子漂移的偏转，导致电子在倍增过程的丢失，信号幅度的减小。

上述各个实施例可以相互参照，本实施例不对各个实施例进行限定。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种检测磁屏蔽材料磁屏蔽性能的测试系统，其特征在于，包括：

用于检测磁屏蔽材料的磁屏蔽性能的光电倍增管PMT；

位于光电倍增管输入侧的光源组件；

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述光源组件包括：

LED光源和分光组件；

3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述分光组件包括：

4.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述控制系统包括：

采集计算机，脉冲产生器、逻辑门电路；

5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述测量系统包括：

高压电路、分压电路；整形放大电路和ADC；

6.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，LED光源为固定幅度的高频脉冲弱光源。

7.根据权利要求1至6任一所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统，还包括：

垂直于PMT方向的用于控制磁场强度的磁场源。

8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述磁场源为固定在所述PMT区域的磁体。

9.一种基于权利要求1至8任一所述的测试系统的测试方法，其特征在于，包括：

在光电倍增管外围放置一个外磁场，获取第一测试结果；

或者，调整磁体与所述光电倍增管之间的距离，以改变外磁场强度，获取第N个测试结果，N为大于2的自然数；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

根据所述第一测试结果和第二测试结果/一系列第N个测试结果，进行直线拟合Y＝aX+b；a表示斜率，值越大，磁屏蔽效果越差；

根据a值的大小判断待测的片状磁屏蔽材料的屏蔽效果。