CN111694044B - 一种便于组合的γ放射性探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种便于组合的γ放射性探测器，包括：具有n棱柱体形状的塑料闪烁体，所述n为大于4的自然数，所述塑料闪烁体的一个侧面上设有至少一个硅光电倍增；所述硅光电倍增管上设有电路板；所述电路板上设有信号导出机构，其优点是：便于组合、可在宽温度范围使用，可以通过有RJ45等标准接口的线缆串接实现通讯和供电，可以把多个探测器进行多种组合而成小面积或者任意大面积或者任意形状的探测器，完成不同需求的探测任务。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测领域，尤其是涉及一种便于组合的γ放射性探测器。
背景技术
在核电站反应堆大修期间，人员气密气闸门是工作人员进出核岛的通道，是初步对从反应堆厂房返回人员及人员携带设备是否被放射性沾染监测的地点。在气密门跟前或两道闸门之间无法放置类似C1门(人员全身γ沾染监测仪)一样的高灵敏的γ探测装置，每次大修期间，只能使用灵敏度相对低的γ剂量率仪和表面污染测量仪来检验人员和设备是否受到放射性沾染，整个过程耗人工更耗时，尤其在人员出入多的时候，造成人员堆积在气密门前，影响反应堆大修的工作效率，也有可能额外带来集体剂量的增加。一种可以拆卸的类似C1门高灵敏的γ探测装置，在反应堆大修的时候，安装在气密门跟前或气密门两道闸门之间，可以提高工作人员从核岛离开的速度；在不需要的时候，可以把这种装置拆卸移出，或者移到其他临时需要高灵敏γ测量的地方。
用于核电站KZC系统(核电站辐射控制区卫生出入口监测系统)中的C1门是其中的重要测量设备，是对核电站从核岛出来的工作人员进行人员全身γ沾染检测的仪器。这种设备是有一定深度的通道，在这个通道的上下左右都放置着大体积的塑料闪烁体，以最可能大的立体角对进入其中的人员的全身可能沾染的放射性核素放出的γ射线测量，实现短时间判断人员是否沾染放射性核素。C1门内的探测器使用光电倍增管做光电转换器件，而光电倍增管本身体积大，且光电倍增管与塑料闪烁体垂直相连，造成C1门内珍贵的有效空间被光电倍增管所占而空间浪费。同时也因为光电倍增管体积大，整个C1门的探测器只能尽量少用光电倍增管以免浪费更多空间，造成C1门所用的塑料闪烁体体积都很大，无法实现小体积探测器的灵活组合安装。
柱状的应急用的γ监测装置，具备可拆卸的特点，但其内部采用的柱状的塑料闪烁体，在柱状的塑料闪烁体的一端或两端安装光电倍增管。这种装置的柱状的探测器偏长，造成相对于离光电倍增管远的部分的塑料闪烁体上产生的光子被塑料闪烁体本身吸收偏大，而影响探测效率。同样因为光电倍增管的体积偏大，额外的浪费了探测装置的有效空间。这种需要方便拆卸的应用，要求整个装置的抗震动冲击能力要强，而光电倍增管是真空器件，抗冲击震动能力弱是其避免不了的弱点，即便采取弹性连接和橡胶材料减震，但因光电倍增管内部是悬臂梁结构，仍然避免不了因震动和冲击引起光电倍增管漏气而造成整个装置无法运行。
另外，光电倍增管需要600V以上的直流高压电源，要加磁屏蔽材料等磁屏蔽及光屏蔽措施等。
塑料闪烁体加光电倍增管的这种组合形成的γ辐射探测器，除了应用在上述的C1门，柱状应急辐射监测器，还有大量的应用范围，比如CPO(工具及小物品γ沾染测量仪)、CSM(车辆行人γ辐射测量装置)等等，他们都面临着一定体积的塑料闪烁体和光电倍增管组合带来的因光电倍增管体积大，给整个探测装置带来探测效率相对降低、受温度影响大、抗冲击震动能力弱等固有的问题。
发明内容
本发明提供便于组合的可在宽温度范围使用的γ辐射探测器，可以通过有RJ45等标准接口的线缆串接实现通讯和供电，可以把多个探测器进行多种组合而成小面积或者任意大面积或者任意形状的探测器，完成不同需求的探测任务。
有鉴于此，本发明提出一种便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：包括：
具有n棱柱体形状的塑料闪烁体，所述n为大于4的自然数，所述塑料闪烁体的至少一个面上固定设有至少一个硅光电倍增管；
所述硅光电倍增管上设置在电路板上；
所述电路板上设有信号导出机构。
进一步地，所述n棱柱体为正n棱柱体。
进一步地，所述n棱柱体中，边长为10mm～2000mm，柱高为10mm～80mm。
进一步地，所述n棱柱体相邻的两侧面形成的角为直角或钝角。
进一步地，所述塑料闪烁体的外表面涂覆漫反射涂层。
进一步地，所述塑料闪烁体的外表面设有至少一层隔离层，所述隔离层用于隔离外界干扰光子进入所述塑料闪烁体。
进一步地，所述隔离层外部设有壳体，所述壳体用于保护所述隔离层。
进一步地，所述电路板上设有半导体致冷器件，所述半导体致冷器件用于控制所述硅光电倍增管的工作温度。
进一步地，所述信号导出机构包括：前置放大器和温控电路，所述前置放大器和所述温控电路与所述电路板电连接。
进一步地，所述信号导出机构还包括一连接器，所述连接器与所述前置放大器和所述温控电路电连接，所述连接器用于将所述前置放大器和所述温控电路与外部电路连通。
与现有技术相比，本发明的优点：小型化探测器可以组合，可在宽温度范围使用，具体地：
(1)粘到塑料闪烁体上的硅光电倍增管对塑料闪烁体发出的荧光光子进行光电转换，替代光电倍增管，可以使每个塑料闪烁体都有自己的光电倍增器件来放大信号，从而可以把塑料闪烁体做成的小体积的探测器，进一步完成小探测器的灵活组合。
(2)使用硅光电倍增管替代真空器件的光电倍增管，使得探测器的抗冲击振动能力大大提高。
(3)使用半导体致冷的方式保证硅光电倍增管的工作状态的稳定，也减小了硅光电倍增管的暗电流，提高了探测效率。由于硅光电倍增管本身的温度相对稳定，从而也保证了整个探测器的可以在高或低的环境温度范围内可靠运行。每个探测器都有自己的温控电路，保证了每个探测器的稳定的工作状态。
(4)信号处理、温控、数据通讯及类似POE电源组成的探测外部处理电路在和探测器固定在一起时，他们的组合就是一个完整的智能探测单元，可以用以太网线或其他传递电源及信号的线缆把多个这样的智能探测单元串接起来，形成连接简单但功能多样的探测系统。
(5)信号处理、温控、数据通讯及POE电源组成的探测外部处理电路在和探测器固定分开放置的时候，外部电路可以同时通过标准连接器和连接线接多个探测器，形成多个探测器一个外部处理单元的智能探测小探测系统，可以用以太网线或其他传递电源及信号的线缆把多个这样的智能小探测系统串接起来，形成更大探测系统。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是实施例一中便于组合的γ放射性探测器的结构示意图；
图2是实施例一中便于组合的γ放射性探测器的拆解结构示意图；
图3是实施例一中便于组合的γ放射性探测器部分结构示意图；
图4是图3的拆解结构示意图；
图5是实施例一中壳体结构示意图；
图6是实施例一中隔离层的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，使本发明技术方案更易于理解和掌握。
【实施例】
如图所示，便于组合的γ放射性探测器包括：具有8棱柱体形状的塑料闪烁体3，8棱柱体中，底面与底面形状一致，各侧面与底面和顶面均垂直，顶面中，四个边长为300mm，四个边长为10mm，长为300mm和长为10mm的边间隔设置；柱高为10mm，两侧面形成的角为均为钝角。塑料闪烁体3的侧面上设有四个硅光电倍增4；四个硅光电倍增管4上设在一块电路板1上；电路板1上设有信号导出机构7。除了粘结硅光电倍增4处，塑料闪烁体3的外表面的设有漫反射涂层。塑料闪烁体3的外表面设有一层隔离层32，隔离层32用于防止干扰光子进入塑料闪烁体3，隔离层32为铝箔，除了粘结硅光电倍增4处，铝箔覆盖塑料闪烁体3的全部表面。电路板1上设有半导体致冷器件11，半导体致冷器件11用于控制硅光电倍增管4的工作温度。信号导出机构7包括：前置放大器和温控电路，前置放大器和温控电路与电路板1电连接。信号导出机构还包括一连接器9，连接器9与前置放大器和温控电路电连接，连接器9用于将前置放大器和温控电路的电信号与外部电路连通。连接器9上设有RJ45标准接口。隔离层32外部设有壳体，壳体用于保护隔离层32，壳体材质为铝塑板，壳体包括上壳体61、下壳体62及密封体63，密封体63将前置放大器和温控电路密封于上壳体61和下壳体62形成的腔体内，密封体6上设有固定连接器9的固定孔，连接器9固定于固定孔中，并将壳体的电路与外部连通。
将上述四个便于组合的γ放射性探测器均连接于同一个处理电路上组成探测器，该探测器可在宽温度范围使用，且探测精度高。
塑料闪烁体3的形状还可调节，且边长也可在10mm～2000mm，柱高也可在10mm～80mm进行选择。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种便于组合的γ放射性探测器，包括：
具有n棱柱体形状的塑料闪烁体（3），所述n为大于4的自然数，所述塑料闪烁体（3）的至少一个面上固定设有至少一个硅光电倍增管（4）；所述硅光电倍增管（4）设置在电路板（1）上；所述电路板（1）上设有信号导出机构（7），所述信号导出机构（7）包括：前置放大器和温控电路，所述前置放大器和所述温控电路与所述电路板（1）电连接；
其特征在于：所述n棱柱体相邻的两侧面形成的角为钝角，所述信号导出机构还包括一连接器（9），所述连接器（9）与所述前置放大器和所述温控电路电连接，所述连接器（9）用于将所述前置放大器和所述温控电路与外部电路连通。
2.根据权利要求1所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述n棱柱体为正n棱柱体。
3.根据权利要求1所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述n棱柱体中，边长为10mm～2000mm，柱高为10mm～80mm。
4.根据权利要求1所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述塑料闪烁体（3）的外表面涂覆漫反射涂层。
5.根据权利要求1所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述塑料闪烁体（3）的外表面设有至少一层隔离层（32），所述隔离层（32）用于防止干扰光子进入所述塑料闪烁体（3）。
6.根据权利要求5所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述隔离层（32）外部设有壳体，所述壳体用于保护所述隔离层（32）。
7.根据权利要求1所述的便于组合的γ放射性探测器，其特征在于：所述电路板（1）上设有半导体致冷器件（11），所述半导体致冷器件（11）用于控制所述硅光电倍增管（4）的工作温度。
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