CN110286404B - 一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法，屏蔽壳从外到内分别设置有铅层、镉层、铜层和有机玻璃层，屏蔽壳可以将周围环境的γ本底和宇宙射线的软成分屏蔽掉，采用反符合技术可以降低宇宙射线的硬成分所造成的本底，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳，发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱产生信号，并将数据传输给数据传输器传输给处理器，处理器进行对比设置数据范围，如果超出范围，使得处理器控制蜂鸣器发出警报，提示屏蔽室出现故障，并将具体数值发送到显示屏上，通过红色字体显示出来。本发明解决了对于贯穿性很强的宇宙射线的硬成分，屏蔽室的屏蔽效果较差的问题。

Description

一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及高纯锗谱仪技术领域，具体为一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法。
背景技术
由于人类活动(例如，核工业，核电站，核技术应用以及核武器试验等)而释放到环境中的放射性核素所产生的本低称为人工放射性本底。这些放射性核素主要是裂变产物、活化产物和超铀核素。其中核武器试验的沉降物和核燃料循环所产生的放射性核素是人工放射性本底的主要来源。
在核环境监测、放射性生物学和核医学领域，多数情况下样品的比活度低于40Bq/kg。这一数值与周围环境土壤中微量天然放射性核素的比活度为同一数量级。这种情况下，需要降低系统的本底，包括来自宇宙射线的环境本底和康普顿效应带来的本底，对于贯穿性很强的宇宙射线的硬成分，这种屏蔽室的作用就显得太无力，为此，我们设计了一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置及其使用方法，解决了对于贯穿性很强的宇宙射线的硬成分，屏蔽室的屏蔽效果较差的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，包括底板，所述支撑底板的底部左右两侧对称设置有支撑脚，所述支撑底板的顶部中心固接有保护垫，所述保护垫的顶部设置有屏蔽箱，所述屏蔽箱的顶部连接有箱顶，所述箱顶上设置有显示屏和处理器，且处理器位于显示屏的后侧，所述屏蔽箱的左侧壁下端固接有数据传输器，所述屏蔽箱右侧壁下端固接有报警器，所述箱顶与屏蔽箱的右侧壁连接处设有门控锁，所述屏蔽箱的内腔设置有屏蔽壳，所述屏蔽壳的左侧壁固接有探测器。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，所述屏蔽壳从外到内分别设置有铅层、镉层、铜层和有机玻璃层。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，所述铅层的厚度为80-120mm，所述镉层的厚度为0.5-1.5mm，所述铜层的厚度为0.7-1.3mm，所述有机玻璃层的厚度为5-10mm。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，所述显示屏、数据传输器、报警器分别与处理器电性连接，所述数据传输器与探测器电性连接。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，所述处理器为单片机处理器，所述报警器为蜂鸣器，所述探测器为反康环探测器。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，所述屏蔽壳的顶端设置有塑料闪烁体。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，步骤A，在铅层屏蔽室顶端的放置塑料闪烁体，用来反符合从顶端进入的宇宙射线；
步骤B，并通过步骤A中的塑料闪烁体用来感应宇宙射线并结合专用的电子学系统来产生门控信号；
步骤C，反康探测器进行探测，并将探测的数据通过数据传输器传输给处理器；
步骤D，处理器通过数据对比，控制报警器的开关和显示屏上的数据的显示。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，步骤B，电子学系统为CSS-SPEC电子学系统，集成了低压供电系统，系统独有的数字符合技术摒弃了传统的模拟“门控”信号，使得系统在时间拥有快速的反应速度打开门控锁。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，步骤C，反康探测器由标准的9*9inch的NaI晶体匹配6个3*3inch的光电倍增管组成，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳，其中发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱产生信号，反符合电子学线路就会使这些信号不被记录，从而到降低系统本底、提高峰康比，对数据进行更好的采集。
前述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，步骤D，设置对Cs-137的0.662MeVγ射线，康普顿坪大约在358keV到382keV之间和对Co-60的1.33MeVγ射线，康普顿坪大约在1.040keV到1.096keV之间为对比数据，不再范围之内，处理器控制报警器发出警报信号，并将数据通过红色字体显示在显示器上进行提醒。
本发明的有益效果为：本发明结构设计合理，屏蔽壳从外到内分别设置有铅层、镉层、铜层和有机玻璃层，壁厚约10cm左右的屏蔽壳可以将周围环境的γ本底和宇宙射线的软成分屏蔽掉，采用反符合技术可以降低宇宙射线的硬成分所造成的本底，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳，发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱产生信号，反符合电子学线路就会使这些信号不被记录，从而起到降低系统本底、提高峰康比，对数据进行更好的采集，并将数据传输给数据传输器传输给处理器，处理器进行对比设置数据范围，如果超出范围，使得处理器控制蜂鸣器发出警报，提示屏蔽室出现故障，并将具体数值发送到显示屏上，通过红色字体显示出来，解决了对于贯穿性很强的宇宙射线的硬成分，屏蔽室的屏蔽效果较差的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为屏蔽壳的结构示意；
图3为本发明的原理图；
图4为本发明的流程图。
图中：1、底板，2、支撑脚，3、保护垫，4、屏蔽箱，5、箱顶，6、显示屏，7、数据传输器，8、报警器，9、门控锁，10、屏蔽壳，1001、有机玻璃层，1002、铜层，1003、镉层，1004、铅层，11、探测器，12、处理器。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
参看图1-4：一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，包括底板1，支撑底板1的底部左右两侧对称设置有支撑脚2，支撑底板1的顶部中心固接有保护垫3，保护垫3的顶部设置有屏蔽箱4，屏蔽箱4的顶部连接有箱顶5，箱顶5上设置有显示屏6和处理器12，且处理器12位于显示屏6的后侧，屏蔽箱4的左侧壁下端固接有数据传输器7，屏蔽箱4右侧壁下端固接有报警器8，箱顶5与屏蔽箱4的右侧壁连接处设有门控锁9，屏蔽箱4的内腔设置有屏蔽壳10，屏蔽壳10从外到内分别设置有铅层1004、镉层1003、铜层1002和有机玻璃层1001，铅层1004的厚度为80-120mm，镉层1003的厚度为0.5-1.5mm，铜层1002的厚度为0.7-1.3mm，有机玻璃层1001的厚度为5-10mm，屏蔽壳10的左侧壁固接有探测器11，显示屏6、数据传输器7、报警器8分别与处理器12电性连接，数据传输器7与探测器11电性连接，处理器12为单片机处理器，报警器8为蜂鸣器，探测器11为反康环探测器，屏蔽壳10的顶端设置有塑料闪烁体；
一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，包括以下步骤，
步骤A，在铅层1004屏蔽室顶端的放置塑料闪烁体，用来反符合从顶端进入的宇宙射线；
步骤B，并通过步骤A中设置得塑料闪烁体用来感应宇宙射线并结合专用的电子学系统来产生门控信号，电子学系统为CSS-SPEC电子学系统，集成了低压供电系统，系统独有的数字符合技术摒弃了传统的模拟“门控”信号，使得系统在时间拥有快速的反应速度打开门控锁9；
步骤C，反康探测器11进行探测，并将探测的数据通过数据传输器7传输给处理器12，反康探测器11由标准的9*9inch的NaI晶体匹配6个3*3inch的光电倍增管组成，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳10，其中发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱4产生信号，反符合电子学线路就会使这些信号不被记录，从而起到降低系统本底、提高峰康比，对数据进行更好的采集；
步骤D，处理器12通过数据对比，控制报警器8的开关和显示屏6上的数据的显示，设置对Cs-137的0.662MeVγ射线，康普顿坪大约在358keV到382keV之间和对Co-60的1.33MeVγ射线，康普顿坪大约在1.040keV到1.096keV之间为对比数据，不再范围之内，处理器控制报警器发出警报信号，并将数据通过红色字体显示在显示器上进行提醒。
综上，本发明在使用时，屏蔽壳从外到内分别设置有铅层、镉层、铜层和有机玻璃层，壁厚约10cm左右的屏蔽壳可以将周围环境的γ本底和宇宙射线的软成分屏蔽掉，采用反符合技术可以降低宇宙射线的硬成分所造成的本底，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳，发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱产生信号，反符合电子学线路就会使这些信号不被记录，从而降低系统本底、提高峰康比，对数据进行更好的采集，并将数据传输给数据传输器传输给处理器，处理器进行对比设置数据范围，如果超出范围，使得处理器控制蜂鸣器发出警报，提示屏蔽室出现故障，并将具体数值发送到显示屏上，通过红色字体显示出来，解决了对于贯穿性很强的宇宙射线的硬成分，屏蔽室的屏蔽效果较差的问题。
以上实施例仅用以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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (9)

1.一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的底部左右两侧对称设置有支撑脚(2)，所述底板(1)的顶部中心固接有保护垫(3)，所述保护垫(3)的顶部设置有屏蔽箱(4)，所述屏蔽箱(4)的顶部连接有箱顶(5)，所述箱顶(5)上设置有显示屏(6)和处理器(12)，且处理器(12)位于显示屏(6)的后侧，所述屏蔽箱(4)的左侧壁下端固接有数据传输器(7)，所述屏蔽箱(4)右侧壁下端固接有报警器(8)，所述箱顶(5)与屏蔽箱(4)的右侧壁连接处设有门控锁(9)，所述屏蔽箱(4)的内腔设置有屏蔽壳(10)，所述屏蔽壳(10)的左侧壁固接有探测器(11)；所述屏蔽壳(10)从外到内分别设置有铅层(1004)、镉层(1003)、铜层(1002)和有机玻璃层(1001)；所述处理器(12)通过数据对比，控制所述报警器(8)的开关和所述显示屏(6)上的数据的显示，设置对Cs-137的0.662MeVγ射线，康普顿坪在358keV到382keV之间和对Co-60的1.33MeVγ射线，康普顿坪在1.040keV到1.096keV之间为对比数据，不再范围之内，所述处理器(12)控制所述报警器(8)发出警报信号，并将数据通过红色字体显示在所述显示屏(6)上进行提醒。
2.根据权利要求1所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，其特征在于：所述铅层(1004)的厚度为80-120mm，所述镉层(1003)的厚度为0.5-1.5mm，所述铜层(1002)的厚度为0.7-1.3mm，所述有机玻璃层(1001)的厚度为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，其特征在于：所述显示屏(6)、数据传输器(7)、报警器(8)分别与处理器(12)电性连接，所述数据传输器(7)与探测器(11)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，其特征在于：所述处理器(12)为单片机处理器，所述报警器(8)为蜂鸣器，所述探测器(11)为反康环探测器。
5.根据权利要求1所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置，其特征在于：所述屏蔽壳(10)的顶端设置有塑料闪烁体。
6.一种根据权利要求1所述的数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(A)，在铅层(1004)屏蔽室顶端的放置塑料闪烁体，用来反符合从顶端进入的宇宙射线；
步骤(B)，并通过步骤(A)中设置得塑料闪烁体用来感应宇宙射线并结合专用的电子学系统来产生门控信号；
步骤(C)，反康探测器(11)进行探测，并将探测的数据通过数据传输器(7)传输给处理器(12)；
步骤(D)，处理器(12)通过数据对比，控制报警器(8)的开关和显示屏(6)上的数据的显示。
7.根据权利要求6所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，其特征在于：步骤(B)，电子学系统为CSS-SPEC电子学系统，集成了低压供电系统，系统独有的数字符合技术摒弃了传统的模拟“门控”信号，使得系统在时间拥有快速的反应速度打开门控锁(9)。
8.根据权利要求6所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，其特征在于：步骤(C)，反康探测器(11)由标准的9*9inch的NaI晶体匹配6个3*3inch的光电倍增管组成，当被测样品放出的γ射线入射到屏蔽壳(10)，其中发生康普顿效应的光子将产生非全能峰信号，散射光子同时进入到反符合屏蔽箱(4)产生信号，反符合电子学线路就会使这些信号不被记录，从而降低系统本底、提高峰康比，对数据进行更好的采集。
9.根据权利要求6所述的一种数字化反康普顿高纯锗谱仪的屏蔽装置的使用方法，其特征在于：步骤(D)，设置对Cs-137的0.662MeVγ射线，康普顿坪大约在358keV到382keV之间和对Co-60的1.33MeVγ射线，康普顿坪大约在1.040keV到1.096keV之间为对比数据，不再范围之内，处理器控制报警器发出警报信号，并将数据通过红色字体显示在显示器上进行提醒。
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