CN109490023A - 一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，包括β探测器阴极、β探测器阳极和γ探测器；所述β探测器阴极为中空球壳结构，所述β探测器阳极为球体；所述β探测器阳极设置于β探测器阴极内，且β探测器阳极的球心与β探测器阴极的球心重合；所述β探测器阴极和β探测器阳极之间绝缘，且γ探测器设置于β探测器阴极外部。本发明利用被测气体在核素衰变时会同时发射出β和γ射线的特点，设计了一种可以连续采样并同时实现β和γ测量的装置，该装置对β粒子具有4π的探测立体角，同时β与γ测量通道配合可以实现β‑γ符合或反符合测量，可以实现更低的放射性探测，在微弱放射性测量中提高气体放射性活度的检测下限。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置。
背景技术
在放射性活度测量中，对于放射性气体的测量常采用连续采样分析的方法，利用放射性气体在衰变过程中发射的带电粒子如β射线或非带电粒子如γ射线进行测量。现有的气体放射性活度测量采用单一粒子类型测量方式，不论是测量带电粒子还是非带电粒子，由于受环境等因素影响，客观上活度测量的装置均有一个探测下限，目前工作状态下无法进一步提升装置的探测下限。在一些微弱放射性测量中，如核电站燃料破损在线检测，过高的探测下限就可能造成破损元件漏判，影响换料的正常进行。
不论是β探测连续取样装置还是γ探测连续取样装置都有共同的缺点：检测射线类型单一，无法实现对同一个样品同时进行β、γ两类不同种类射线的测量；无法实现β、γ关联测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的β探测连续取样装置和γ探测连续取样装置检测射线类型单一，无法实现对同一个样品同时进行β、γ两类不同种类射线的测量，且无法实现β、γ关联测量，目的在于提供一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，包括β探测器阴极、β探测器阳极和γ探测器；所述β探测器阴极为中空球壳结构，所述β探测器阳极为球体；所述β探测器阳极设置于β探测器阴极内，且β探测器阳极的球心与β探测器阴极的球心重合；所述β探测器阴极和β探测器阳极之间绝缘，且γ探测器设置于β探测器阴极外部。
现有技术中，β探测连续取样装置和γ探测连续取样装置检测射线类型单一，无法实现对同一个样品同时进行β、γ两类不同种类射线的测量，且无法实现β、γ关联测量。
本发明应用时，β辐射探测器采用球形结构，辐射探测器的阳极和阴极为球形，阴极为大球壳，阳极为小球体，阳极球体位于阴极球壳体的内部，阳极和阴极相互处于同心状态，阳极和阴极相互不联通，阴极与阳极间的空腔被作为气体的采样室，当β探测器阴极和β探测器阳极被施加电压时，阴极和阳极之间形成偏置电场，当具有放射性的气体放射衰变时，其释放的β粒子由于具有带电性能，在电场的偏压下发生定向运动，被β辐射探测器的阳极所接收，此过程中产生β输出信号；同时因为为球形结构，因此具有4π的探测立体角；当衰变气体发出有γ粒子时，该γ粒子将穿越β探测器的阴极球形外壳进入γ辐射探测器，β辐射探测器阴极采用球形结构，γ辐射探测器置于β辐射探测器阴极球壳体的外部，从而消除了在β、γ关联测量中探测器角分布的影响。本发明通过设置上述结构，实现了对同一样品的β、γ射线同时测量，具有4π的探测立体角，可以实现更低放射性的活度测量，同时可以用于β、γ射线的关联测量。
进一步的，还包括电连接于γ探测器的γ信号处理模块；所述γ信号处理模块为γ探测器提供电源并接收处理γ探测器采集的γ辐射信号。
本发明应用时，γ粒子将穿越β探测器的阴极球形外壳进入γ辐射探测器，由附着在β探测器的阴极球形外壳上的γ辐射探测器经与之相连的信号处理模块给出相应的γ粒子信息。
进一步的，还包括电连接于β探测器阴极和β探测器阳极的β信号处理模块；所述β信号处理模块向β探测器阴极和β探测器阳极供电，并接收处理β探测器阴极或/和β探测器阳极采集的β辐射信号。
本发明应用时，同时因为为球形结构，在采样室内的产生的所有β粒子均能在β信号处理模块输出相应的β信号，因此具有4π的探测立体角。
进一步的，所述β信号处理模块为β探测器阴极和β探测器阳极加入直流高压使得β探测器阴极和β探测器阳极形成偏置电场。
进一步的，还包括进气口和出气口；所述进气口和出气口均设置于β探测器阴极外壁上；所述进气口连通β探测器阴极外部与β探测器阴极内部；所述出气口连通β探测器阴极外部与β探测器阴极内部。
本发明应用时，β辐射探测器阴极开设有进气口与出气口，阴极与阳极间的空腔同时被作为连续气体的采样室，外部气体通过进气口进入采样室，由出气口排出采样室，从而实现了气体的连续检测。
进一步的，β探测器阳极采用导电金属材料。
进一步的，β探测器阴极采用塑料-金属-塑料结构。
本发明应用时，β辐射探测器阳极采用导电的金属材料制成，阴极材料设计为塑料-金属-塑料结构，既可以保持相关电极的电气性能，又可以减少对γ粒子的吸收，降低β、γ粒子输出信号间的相互干扰。
进一步的，γ探测器采用半导体型、闪烁体型、化合物半导体型和电离型探测器中的一种或多种。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，提出了一种用于气体在线连续采样的放射性活度测量，利用被测气体在核素衰变时会同时发射出β和γ射线的特点，设计了一种可以连续采样并同时实现β和γ测量的装置，该装置对β粒子具有4π的探测立体角，同时β与γ测量通道配合可以实现β-γ符合或反符合测量，可以实现更低的放射性探测，在微弱放射性测量中提高气体放射性活度的检测下限。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-γ信号处理模块，2-进气口，3-β探测器阴极，4-β信号处理模块，5-β探测器阳极，6-出气口，7-γ探测器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，包括β探测器阴极3、β探测器阳极5和γ探测器7；所述β探测器阴极3为中空球壳结构，所述β探测器阳极5为球体；所述β探测器阳极5设置于β探测器阴极3内，且β探测器阳极5的球心与β探测器阴极3的球心重合；所述β探测器阴极3和β探测器阳极5之间绝缘，且γ探测器7设置于β探测器阴极3外部。
本实施例实施时，β辐射探测器采用球形结构，辐射探测器的阳极和阴极为球形，阴极为大球壳，阳极为小球体，阳极球体位于阴极球壳体的内部，阳极和阴极相互处于同心状态，阳极和阴极相互不联通，阴极与阳极间的空腔被作为气体的采样室，当β探测器阴极2和β探测器阳极5被施加电压时，阴极和阳极之间形成偏置电场，当具有放射性的气体放射衰变时，其释放的β粒子由于具有带电性能，在电场的偏压下发生定向运动，被β探测器阳极5所接收，此过程中产生β输出信号；同时因为为球形结构，因此具有4π的探测立体角；当衰变气体发出有γ粒子时，该γ粒子将穿越β探测器阴极3球形外壳进入γ探测器7，β探测器阴极3采用球形结构，γ探测器7置于β辐射探测器阴极3球壳体的外部，从而消除了在β、γ关联测量中探测器角分布的影响。本发明通过设置上述结构，实现了对同一样品的β、γ射线同时测量，具有4π的探测立体角，可以实现更低放射性的活度测量，同时可以用于β、γ射线的关联测量。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，还包括电连接于γ探测器7的γ信号处理模块1；所述γ信号处理模块为γ探测器7提供电源并接收处理γ探测器7采集的γ辐射信号。
本实施例实施时，γ粒子将穿越β探测器阴极3球形外壳进入γ探测器7，由附着在β探测器阴极3球形外壳上的γ探测器7经与之相连的γ信号处理模块1给出相应的γ粒子信息。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上，还包括电连接于β探测器阴极3和β探测器阳极5的β信号处理模块4；所述β信号处理模块4向β探测器阴极3和β探测器阳极5供电，并接收处理β探测器阴极3或/和β探测器阳极5采集的β辐射信号。所述β信号处理模块4为β探测器阴极3和β探测器阳极5加入直流高压使得β探测器阴极3和β探测器阳极5形成偏置电场。
本实施例实施时，因为为球形结构，在采样室内的产生的所有β粒子均能在β信号处理模块4输出相应的β信号，因此具有4π的探测立体角。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，还包括进气口2和出气口6；所述进气口2和出气口6均设置于β探测器阴极3外壁上；所述进气口2连通β探测器阴极3外部与β探测器阴极3内部；所述出气口6连通β探测器阴极3外部与β探测器阴极3内部。
本实施例实施时，β辐射探测器阴极3开设有进气口2与出气口6，阴极与阳极间的空腔同时被作为连续气体的采样室，外部气体通过进气口2进入采样室，由出气口6排出采样室，从而实现了气体的连续检测。
实施例5
本实施例在实施例1的基础上，β探测器阳极5采用导电金属材料。β探测器阴极3采用塑料-金属-塑料结构。
本实施例实施时，β探测器阳极5采用导电的金属材料制成，阴极材料设计为塑料-金属-塑料结构，既可以保持相关电极的电气性能，又可以减少对γ粒子的吸收，降低β、γ粒子输出信号间的相互干扰。
实施例6
如图1，本实施例在实施例1～5的基础上，本装置由一个用于β粒子检测的β辐射探测器和一个用于γ粒子检测的γ辐射探测器7组成，β探测器外接β信号处理模块4，β信号处理模块4用于为β探测器阴极3、β探测器阳极5提供偏置电压和信号采集与处理；γ探测器7外接γ信号处理模块1，γ信号处理模块1用于为γ探测器7提供电源和可以信号采集与处理。
其中，β辐射探测器由球形的β探测器阴极3和β探测器阳极5组成，β探测器阴极3设置有进气口2和出气口6，用于采样气体的进出，β探测器阴极3和β探测器阳极5分别与β信号处理模块4通过电线相连；β探测器阴极3和β探测器阳极5球体球心同心，用于保障施加在β探测器阴极3和β探测器阳极5间的电压形成均匀的偏置电场，便于β粒子信号的输出一致性，β探测器阴极3和β探测器阳极5之间的空腔既是β粒子测量区，也是气体采样区；γ辐射探测器7安装在β探测器阴极3的外表面。
工作时，采样气体经过进气口进入β探测器的测量区，如果有放射性的气体放射衰变时，其释放的β粒子由于具有带电性能，在电场的偏压下发生定向运动，被β探测器阳极5所接收，此过程中产生β输出信号，信号经β信号处理模块4处理后给出；当衰变气体发出γ粒子时，该γ粒子将穿越β探测器阴极3球形外壳进入γ辐射探测器7，由安装在β探测器阴极3球形外壳上的γ辐射探测器7经与之相连的γ信号处理模块1给出相应的γ粒子信息，气体通过出气口6排出装置。
γ信号处理模块包括线性放大、幅度分析及多道/单道计数功能。
β信号处理模块包括线性放大、阈值判别及计数功能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，包括β探测器阴极(3)、β探测器阳极(5)和γ探测器(7)；所述β探测器阴极(3)为中空球壳结构，所述β探测器阳极(5)为球体；所述β探测器阳极(5)设置于β探测器阴极(3)内，且β探测器阳极(5)的球心与β探测器阴极(3)的球心重合；所述β探测器阴极(3)和β探测器阳极(5)之间绝缘，且γ探测器(7)设置于β探测器阴极(3)外部。
2.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，还包括电连接于γ探测器(7)的γ信号处理模块(1)；所述γ信号处理模块为γ探测器(7)提供电源并接收处理γ探测器(7)采集的γ辐射信号。
3.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，还包括电连接于β探测器阴极(3)和β探测器阳极(5)的β信号处理模块(4)；所述β信号处理模块(4)向β探测器阴极(3)和β探测器阳极(5)供电，并接收处理β探测器阴极(3)或/和β探测器阳极(5)采集的β辐射信号。
4.根据权利要求3所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，所述β信号处理模块(4)为β探测器阴极(3)和β探测器阳极(5)加入直流高压使得β探测器阴极(3)和β探测器阳极(5)形成偏置电场。
5.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，还包括进气口(2)和出气口(6)；所述进气口(2)和出气口(6)均设置于β探测器阴极(3)外壁上；所述进气口(2)连通β探测器阴极(3)外部与β探测器阴极(3)内部；所述出气口(6)连通β探测器阴极(3)外部与β探测器阴极(3)内部。
6.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，β探测器阳极(5)采用导电金属材料。
7.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，β探测器阴极(3)采用塑料-金属-塑料结构。
8.根据权利要求1所述的一种用于气体在线连续采样的放射性测量装置，其特征在于，γ探测器(7)采用半导体型、闪烁体型、化合物半导体型和电离型探测器中的一种或多种。
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