CN110954936B - 一种基于井形电离室的氚测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核辐射探测技术领域，提供一种基于井形电离室的氚测量装置，包括γ补偿电离室和测氚电离室，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，信号单独读出，流气式的测氚电离室为圆柱形电离室，安装于井形电离室的中心位置。本发明中流气式的测氚电离室安装于井形电离室的中心位置，信号读出与井形电离室相互独立，互不干扰，既降低了系统的复杂程度，便于加工组装，同时避免了同轴电离室由于两个电离室集电极圆筒绝缘有差别引起的读数不稳定性的问题。

Description

一种基于井形电离室的氚测量装置
技术领域
本发明涉及核辐射探测技术领域，具体的说是一种基于井形电离室的氚测量装置。
背景技术
氚是氢的同位素，氚通常以气态（HT或T2）和氧化物（HTO或T2O）的状态存在，它是一种低能β放射性核素，β粒子的最大能量为18.6KeV，其半衰期为12.3年。氚是核反应堆一回路中的重要核素之一，其浓度约为~1010Bq/m3。存在于一回路水中的氚可通过反应堆冷却剂压力边界的泄露、反应堆冷启动时冷却剂膨胀排水、设备低点放水，造成人员的辐射危险，因此需要对空气中的氚浓度实时测量，以确保人员的安全。
氚β粒子的最大能量为18keV，在空气中的最大射程5mm，难以用普通的β探测器进行探测，通常的方法是采用流气式电离室进行测量，同时为了补偿环境中γ射线的影响，还需要γ补偿电离室对γ射线进行测量。该γ补偿电离室为密封结构，氚无法进入，从而实现对γ射线的测量。常用的补偿电离室的安装形式包括三种：同轴电离室；两个并列放置电离室；四个交错放置电离室。
同轴电离室结构如图1所示，其中IC1为流气电离室，测量空气中的氚，IC2为密封电离室，测量环境中的γ。同轴电离室因为结构对称，对不同方向入射的γ射线都可以取得很好的补偿效果。但是同轴电离室结构较复杂，不易加工组装，同时由于两个电离室集电极圆筒绝缘有差别，当绝缘子受潮时会引起读数的不稳定性。
两个并列放置的电离室如图2所示，其中IC1为流气电离室，测量空气中的氚，IC2为密封电离室，测量环境中的γ。由于两个电离室会相互遮挡，不同方向入射的γ射线的补偿能力不同，因此该结构下的补偿效果较差。
四个交错放置的电离室如图3所示，其中IC1与IC3为流气电离室，测量空气中的氚，IC2与IC4为密封电离室，测量环境中的γ。该方法通过交错放置有较好的对称性，也可以取得很好的补偿效果。但是因为使用了四个电离室，使系统变的复杂，这会增大系统的体积与重量，不利于便携使用，同时在放射源距离电离室较近时，补偿效果也会变差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种基于井形电离室的氚测量装置，既可以有紧促的结构，减小系统的体积与重量，也可以有很好的γ补偿效果。同时与同轴电离室相比，系统有更简易的结构，避免了同轴电离室读数不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于井形电离室的氚测量装置，包括γ补偿电离室和测氚电离室，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，信号单独读出，流气式的测氚电离室为圆柱形电离室，安装于井形电离室的中心位置。
在上述技术方案中，井形电离室因其4π对称的结构，对各个方向的γ射线均有相同的测量效果，因此具有很好的补偿效果。
在上述技术方案中，流气式的测氚电离室安装于井形电离室的中心位置，信号读出与井形电离室相互独立，互不干扰，既降低了系统的复杂程度，便于加工组装，同时避免了同轴电离室由于两个电离室集电极圆筒绝缘有差别引起的读数不稳定性的问题。
在上述技术方案中，氚测量装置只有两个电离室，同时井形电离室包裹在测氚电离室的外侧，使得系统结构简单且紧促，大大减小了系统的体积与重量，更便于系统的便携使用。
在上述技术方案中，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，井形电离室中充有工作气体，井形电离室包括保护外壳、高压极、收集极，所述收集极位于井形电离室的中间位置，即内圆环与外圆环间的正中位置，所述高压极位于井形电离室的内圆环与外圆环处，高压极与收集极之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。
在上述技术方案中，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，井形电离室中充有工作气体，井形电离室包括保护外壳、高压极、收集极，所述高压极位于井形电离室的外圆环处，所述收集极位于井形电离室的内圆环处，高压极与收集极之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。
在上述技术方案中，所述测氚电离室为流气式的圆柱形电离室，包括丝壁高压极、收集极、保护外壳、以及对应的进气口和出气口，所述保护外壳的直径小于井形电离室的内径。
本发明基于井形电离室的氚测量装置，系统结构简单，便于加工组装且信号读数稳定；系统的γ补偿效果好，对不同入射方向的γ射线具有相同的测量效果；系统电离室的个数少，系统结构紧促，减小了系统的体积与重量。
附图说明
图1为传统的补偿电离室-同轴电离室安装形式的结构示意图。
图2为传统的补偿电离室-两个并列放置电离室安装形式的结构示意图。
图3为传统的补偿电离室-四个交错放置电离室安装形式的结构示意图。
图4为本发明基于井形电离室的氚测量装置的结构示意图。
其中：1. 测氚电离室，2.γ补偿电离室。
图5为本发明中第一种γ补偿电离室的结构示意图。
图6为本发明中第一种γ补偿电离室的径向截面图。
其中：3. 保护外壳，4. 高压极，5. 收集极，6.工作气体。
图7为本发明中第二种γ补偿电离室的结构示意图。
图8为本发明中第二种γ补偿电离室的径向截面图。
其中：3. 保护外壳，4. 高压极，5. 收集极，6.工作气体。
图9为本发明中测氚电离室的结构示意图。
其中：6.工作气体，7. 丝壁高压极，8. 收集极，9. 保护外壳，10. 绝缘体，11. 进气口，12.出气口。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的其中一个实施例，而不是全部的实施例。
如图4所示，本实施例提供一种基于井形电离室的氚测量装置，包括γ补偿电离室2和测氚电离室1，所述γ补偿电离室2使用井形电离室的结构，信号单独读出，流气式的测氚电离室1为圆柱形电离室，安装于井形电离室的中心位置。
井形电离室因其4π对称的结构，对各个方向的γ射线均有相同的测量效果，因此具有很好的补偿效果，其内部结构如图5、6与图7、8所示。井形电离室中充有工作气体6，包括保护外壳3、高压极4、收集极5等。结构主要有图5、6与图7、8两种(包括但不限于该两种结构)。图5、6中，所述收集极5位于井形电离室的中间位置，即内圆环与外圆环间的正中位置，所述高压极4位于井形电离室的内圆环与外圆环处，高压极4与收集极5之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。图7、8中，所述高压极4位于井形电离室的外圆环处，所述收集极5位于井形电离室的内圆环处，高压极4与收集极5之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。
如图9所示，测氚电离室1为流气式的圆柱形电离室，包括丝壁高压极7、收集极8、保护外壳9、以及对应的进气口11和出气口12等，所述保护外壳9的直径小于井形电离室的内径，从而使测氚电离室可以安装于井形电离室的中心轴上，如图4所示。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于井形电离室的氚测量装置，其特征在于：包括γ补偿电离室和测氚电离室，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，信号单独读出，流气式的测氚电离室为圆柱形电离室，安装于井形电离室的中心位置，所述井形电离室具有4π对称的结构，对各个方向的γ射线均有相同的测量效果；所述γ补偿电离室的井形电离室中充有工作气体，井形电离室包括保护外壳、高压极、收集极，所述收集极位于井形电离室的中间位置，即内圆环与外圆环间的正中位置，所述高压极位于井形电离室的内圆环与外圆环处，高压极与收集极之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。
2.一种基于井形电离室的氚测量装置，其特征在于：包括γ补偿电离室和测氚电离室，所述γ补偿电离室使用井形电离室的结构，信号单独读出，流气式的测氚电离室为圆柱形电离室，安装于井形电离室的中心位置，所述井形电离室具有4π对称的结构，对各个方向的γ射线均有相同的测量效果；所述γ补偿电离室的井形电离室中充有工作气体，井形电离室包括保护外壳、高压极、收集极，所述高压极位于井形电离室的外圆环处，所述收集极位于井形电离室的内圆环处，高压极与收集极之间形成电场，实现对射线产生的次级粒子的收集。
3.根据权利要求1或2所述的基于井形电离室的氚测量装置，其特征在于：所述测氚电离室为流气式的圆柱形电离室，包括丝壁高压极、收集极、保护外壳、以及对应的进气口和出气口，所述保护外壳的直径小于井形电离室的内径。
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