CN110703306A - 可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，包括支架，所述支架的端部设置有能够沿着支架移动的角度测量板，角度测量板竖直设置；支架的中间位置设置有托盘，所述托盘与角度测量板相连，所述角度测量板上设置有用于测量托盘与水平面角度的角度刻度，支架上设置有用于测量托盘平移量的平移刻度。本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。

Description

可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置
技术领域
本发明属于α放射性样品测量设备领域，尤其是一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置。
背景技术
基于半导体Si探测器的α粒子射线测量技术已成为测定环境、生物及核技术相关样品中α核素的重要放射性分析手段，有效的α粒子射线测量数据，可以为制定实施方案提供科学参考，因此关于α粒子测量与分析的技术在近十多年来得到了迅速发展。α粒子射线测量是α核素分析的重要手段，但由于α粒子射线穿透能力很弱，未到达探测器就已被介质所吸收，这导致α粒子的测量技术难度较大。α测量包括总的α放射性水平测量和α能谱测量。前者只能提供入射α粒子的数目，确定α放射性总的强弱，不能鉴别α核素种类，也不能确定α粒子射线的能量或能量分布，测量比较简单。而α粒子能谱测量则可以详细按能量将α粒子进行分类，给出不同能量的α粒子数目。目前采用的α粒子能谱测量仪器，具有代表性的是美国某公司生产的α能谱仪，其中测量腔室主要由α样品托盘、真空腔以及托盘卡位(用于控制不同的探测器-样品距离：探测器与被测样品之间有10档距离可供选择，相邻两档之间的距离差为4mm，最小距离为8mm，最大距离为44mm)组成。但要对α放射性进行定量就须对探测器进行效率刻度，并详细掌握探测效率受各种测量条件的影响，其中α面源样品与探测器表面的角度、轴距(面源样品中心轴与探测器表面中心轴的距离)是其中两个重要的影响因素，然而α粒子能谱测量仪器的托盘不具备这两个因素的测量条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，可旋转样品托盘和左右平移托盘，使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。
本发明的目的是这样实现的：可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，包括支架，所述支架的端部设置有能够沿着支架移动的角度测量板，角度测量板竖直设置；支架的中间位置设置有托盘，所述托盘与角度测量板相连，所述角度测量板上设置有用于测量托盘与水平面角度的角度刻度，支架上设置有用于测量托盘平移量的平移刻度。
进一步地，所述支架的两端分别设置有一角度测量板，托盘的两端分别与两角度测量板相连。
进一步地，所述托盘的两端固定设置有连接轴，所述连接轴与角度测量板固定连接，且连接轴与角度测量板的连接处位于角度刻度对应的圆心处。
进一步地，所述支架与角度测量板之间固定设置有导轨，所述导轨上设置有水平的条形孔，所述连接轴位于条形孔中并与条形孔滑动配合。
进一步地，所述托盘的两端固定设置有连接轴，所述连接轴与角度测量板转动配合，且连接轴与角度测量板的连接处位于角度刻度对应的圆心处。
进一步地，所述角度测量板呈半圆形。
进一步地，所述支架的一端设置有水平的测量板，所述平移刻度设置在测量板上。
进一步地，所述托盘为圆形盘体。
本发明的有益效果是：用于放置样品的托盘可旋转，从而能够调节托盘与水平面的角度，利用角度测量板能够测量托盘与水平面的角度；由于托盘与角度测量板相连，且角度测量板能够沿着支架直线移动，当角度测量板移动时带动托盘移动，从而改变托盘到α能谱仪探测器的轴距。因此，本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。
附图说明
图1是本发明的俯视示意图。
图2是图1中A-A的剖视示意图。
图3是另一种实施例的示意简图。
图4是探测效率与轴距的关系图。
图5是探测效率与旋转角度的关系图。
附图标记：1—支架；2—导轨；3—角度测量板；4—托盘；5—连接轴；6—测量板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，包括支架1，所述支架1的端部设置有能够沿着支架1移动的角度测量板3，角度测量板3竖直设置；支架1的中间位置设置有可旋转的托盘4，所述托盘4与角度测量板3相连，所述角度测量板3上设置有用于测量托盘4与水平面角度的角度刻度，支架1上设置有用于测量托盘4平移量的平移刻度。
支架1整体为矩形的框架结构，内部中空，以便于设置托盘4。托盘4用于装载被测样品，采用现有的圆形盘体即可。角度测量板3用于测量托盘4与水平面的夹角，可以采用半圆形，类似于现有的量角器，读数比较方便。当然也可以是其他形状，如矩形，在侧面设置呈圆周分布的角度刻度即可。平移刻度则用于测量测量托盘4的移动距离，从而计算托盘4到α能谱仪探测器的轴距，由于托盘4与角度测量板3相连，托盘4与角度测量板3同步直线移动，托盘4与角度测量板3的移动距离相等，因此，平移刻度可以测量移动距离即作为角度测量板3的移动距离。
本发明的工作原理为：被测样品放在托盘4内，旋转托盘4可调节托盘4与水平面的夹角，并利用角度测量板3测量测量托盘4与水平面的夹角；移动托盘4或角度测量板3，可改变托盘4到α能谱仪探测器的轴距，并利用平移刻度测量托盘4或角度测量板3的移动距离，计算出托盘4到α能谱仪探测器的轴距。因此，本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。
本发明要实现托盘4的旋转且能够随着角度测量板3同步平移，有两种方式，一是角度测量板3只能在支架1上平移，不会随着托盘4同步旋转，此时，托盘4可固定连接一根连接轴5，连接轴5与角度测量板3转动配合。具体如图3所示，可在支架1上表面设置一燕尾形或者倒凸字形的滑槽，角度测量板3的底部设置于滑槽形状相通的滑块，滑块与滑槽滑动配合。
另一种方式为：角度测量板3与托盘4固定连接，不仅能够同步平移，还能够同步转动，具体如图2所示，所述托盘4的两端固定设置有连接轴5，连接轴5与支架1滑动配合，且连接轴5能够转动，所述连接轴5与角度测量板3固定连接，且连接轴5与角度测量板3的连接处位于角度刻度对应的圆心处。这样在平移托盘4时，角度测量板3与托盘4同步平移，在转动托盘4时，角度测量板3与托盘4同步转动。这种方式能够更加方便地读取角度测量板3的转动角度，托盘4初始处于水平状态，转动后，角度测量板3上处于水平位置的角度刻度对应的读数即为角度测量板3的转动角度，角度测量板3的转动角度即为托盘4与水平面的角度。连接轴5与角度测量板3的连接处位于角度刻度对应的圆心处，能够保证托盘4的回转中心处于角度刻度对应的圆心处，提高角度测量的准确性。
为了实现连接轴5与支架1滑动配合，所述支架1与角度测量板3之间固定设置有导轨2，导轨2固定在支架1上，所述导轨2上设置有水平的条形孔，所述连接轴5位于条形孔中并与条形孔滑动配合，确保连接轴5能够平移，也能够转动。为了使转动后的托盘4、角度测量板3和连接轴5保持稳定，可在条形孔的上下侧壁设置弹性垫层，利用弹性垫夹紧连接轴5，当托盘4转动到目标角度后，弹性垫的弹力可对连接轴5进行定位，防止连接轴5自己转动。由于弹性垫具有良好的弹性，不会对平移连接轴5造成太大的阻力，因此不影响托盘4的平移。
角度测量板3可以设置一个，位于支架1的一端，作为优选的实施方式，所述支架1的两端分别设置有一角度测量板3，托盘4的两端分别与两角度测量板3相连。两个角度测量板3相对于托盘4对称设置，且两个角度测量板3上均设置有角度刻度，均可以测量托盘4的旋转角度，使用更加方便。
平移刻度可以直接设置在支架1上，优选的，所述支架1的一端设置有水平的测量板6，所述平移刻度设置在测量板6上。测量板6水平，上表面处于水平状态，在制造和装配时，可将角度测量板3上的角度刻度的零刻度线与测量板6上表面对齐，这样以测量板6上表面作为参照，以便于准确读出测量板6的转动角度。
本发明使α粒子能谱测量仪器能具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器，通过以下实施例进行说明。
探测效率随轴距的变化情况测试
探源距分别设置为2.4cm和3.2cm，轴距分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8cm时，谱仪对241Am、238Pu标准面源的探测效率，如图4所示。随着轴距的增加，谱仪探测效率逐渐降低，但轴距在0.8mm以内时，对谱仪探测效率的影响较小。
探测效率随旋转角度的变化情况测试
实验测量的探源距为2.4cm、轴距分别为0、4、8mm，使用的放射源是241Am、238Pu、241Am-239Pu标准面源，从整体规律可以看出，在不同轴距下随着放置角度的变化放射源的探测效率也在不断改变。从理论上来说，当放射源与探测器平行时(90°)，探测效率最大。
图5可以看出放射源放置角度对谱仪探测效率的影响存在一定规律。当放射源放置角度在一定范围内时，在该范围内放射源放置角度对探测效率的影响较小，随着轴距的增加，该范围会发生变化。
结论：本发明使α粒子能谱测量仪器能具备角度、轴距两个因素的测量条件，能够通过试验找到具有较高探测效率时的轴距和旋转角度，有利于提高测量效率。
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 (7)

1.可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：包括支架(1)，所述支架(1)的端部设置有能够沿着支架(1)移动的角度测量板(3)，角度测量板(3)竖直设置；支架(1)的中间位置设置有可旋转的托盘(4)，所述托盘(4)与角度测量板(3)相连，所述角度测量板(3)上设置有用于测量托盘(4)与水平面角度的角度刻度，支架(1)上设置有用于测量托盘(4)平移量的平移刻度。
2.根据权利要求1所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述支架(1)的两端分别设置有一角度测量板(3)，托盘(4)的两端分别与两角度测量板(3)相连。
3.根据权利要求1所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述托盘(4)的两端固定设置有连接轴(5)，所述连接轴(5)与角度测量板(3)固定连接，且连接轴(5)与角度测量板(3)的连接处位于角度刻度对应的圆心处。
4.根据权利要求2所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述支架(1)与角度测量板(3)之间固定设置有导轨(2)，所述导轨(2)上设置有水平的条形孔，所述连接轴(5)位于条形孔中并与条形孔滑动配合。
5.根据权利要求1所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述角度测量板(3)呈半圆形。
6.根据权利要求1所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述支架(1)的一端设置有水平的测量板(6)，所述平移刻度设置在测量板(6)上。
7.根据权利要求1所述的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，其特征在于：所述托盘(4)为圆形盘体。
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