CN113173591A - 用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒、制作工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒、制作工艺及制作装置；所述氟化钙闪烁晶体颗粒为圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；所述制作工艺包括如下步骤：S1，采用机械方法对块状氟化钙闪烁晶体进行粉碎和研磨，得到氟化钙闪烁晶体粉体；S2，对所述氟化钙闪烁晶体粉体进行加热熔融，通过自身表面张力球化，得到圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；所述制作装置制作装置，包括：喷枪、成珠炉和收集器；所述喷枪设置在成珠炉上方并使喷枪的喷口与成珠炉的内部空间连通；所述收集器通过管道连接在成珠炉下方并与成珠炉的内部空间连通。本发明规则的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒之间缝隙均匀一致，能够最大限度地提升装置探测能力。
Description
技术领域
本发明涉及放射性核素连续测量技术领域，具体而言，涉及一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒、制作工艺及制作装置。
背景技术
目前主流的设计思路是利用固体闪烁体颗粒实现液体中放射性核素的连续测量，通常将氟化钙等不溶于液体的闪烁体进行研磨，得到几十至几百微米(目前公认该粒径范围内的效果最佳)的颗粒，随后将颗粒装入圆盘状或圆管状的透明容器中，在圆盘两侧或圆管管壁两侧耦合光电倍增管(PMT)进行符合测量。
现有的设计中，液体中的放射性核素在闪烁体颗粒中沉积能量，通过激发-退激过程使闪烁体产生荧光，产生的荧光在容器内部传输，到达两侧的荧光被PMT通过符合测量探测到。然而对于氟化钙闪烁晶体颗粒，经过研磨得到的氟化钙闪烁晶体颗粒为不规则碎片状，堆积状态下氟化钙闪烁晶体颗粒之间的孔隙不均匀，一方面会导致液体流动阻力增大，另一方面液体中放射性核素想要到达氟化钙闪烁晶体颗粒并沉积能量，需要先穿过一定厚度的液体介质，在孔隙较大的区域，核素需要穿过更厚的介质，导致核素在液体中沉积的能量升高，在氟化钙闪烁晶体颗粒中沉积能量降低，从而影响装置探测能力。
发明内容
本发明旨在提供一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒及其制作工艺，以解决氟化钙闪烁晶体颗粒间隙不均匀从而影响装置探测能力的问题。
本发明提供的一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒，所述氟化钙闪烁晶体颗粒为圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
作为优选，所述圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的粒径为范围为50～150μm。
本发明还提供一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，包括如下步骤：
S1，采用机械方法对块状氟化钙闪烁晶体进行粉碎和研磨，得到氟化钙闪烁晶体粉体；
S2，对所述氟化钙闪烁晶体粉体进行加热熔融，通过自身表面张力球化，得到圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
进一步的，步骤S2包括如下子步骤：
S21，采用喷枪将所述氟化钙闪烁晶体粉体以及燃烧气体、空气和氧气的混合气体从成珠炉上方送入成珠炉；
S22，使燃烧气体、空气和氧气的混合气体在成珠炉中燃烧形成火焰；
S23，所述氟化钙闪烁晶体粉体在火焰下加热熔融并融化为氟化钙闪烁晶体液体；该氟化钙闪烁晶体液体在成珠炉中通过自身表面张力球化，并在重力作用下的自然下落过程中急速冷却后形成圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；
S24，采用收集器收集步骤S23形成的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒，并筛选出合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
作为优选，步骤S22中所述燃烧形成的火焰的温度范围为1500～2300℃。
作为优选，所述氟化钙闪烁晶体粉体的粒径范围为50～150μm。
作为优选，步骤S24中所述合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的粒径为范围为50～150μm。
本发明还提供一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置，包括：喷枪、成珠炉和收集器；所述喷枪设置在成珠炉上方并使喷枪的喷口与成珠炉的内部空间连通；所述收集器通过管道连接在成珠炉下方并与成珠炉的内部空间连通。
进一步的，所述制作装置还包括通过管道与收集器连通的四联集尘器和引风机。
进一步的，所述喷枪为三层结构：
内层为送料空气和氟化钙闪烁晶体粉体通道；
中间层为燃烧气体通道；
外层为空气与氧气的混合气体通道。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明规则的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒之间缝隙均匀一致，能够最大限度地提升装置探测能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺的流程图。
图2为本发明实施例的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置的结构图。
图3为本发明实施例的使用制作装置球化过程的流程图。
图4为本发明实施例的喷枪的结构图。
图标：10-喷枪、11-内层、12-中间层、13-外层、20-成珠炉、30-收集器、31-第一收集器、32-第二收集器、40-四联集尘器、50-引风机、60-送料漏斗。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
本实施例提出一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒，所述氟化钙闪烁晶体颗粒为圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。规则的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒之间缝隙均匀一致，可通过调控圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒粒径来改变颗粒之间的缝隙，从而最大限度地提升装置探测能力。作为优选方式，所述圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的粒径为范围为50～150μm。
实施例2
参见图1，本实施例提出一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，包括如下步骤：
S1，采用机械方法对块状氟化钙闪烁晶体进行粉碎和研磨，得到氟化钙闪烁晶体粉体；该步骤的机械方法使用的设备为行星式球磨机，将块状氟化钙闪烁晶体送入行星式球磨机进行粉碎和研磨，能够得到氟化钙闪烁晶体粉体，为了后续氟化钙闪烁晶体粉体球化过程能够充分的融化，所述氟化钙闪烁晶体粉体的粒径范围优选为50～150μm。
S2，对所述氟化钙闪烁晶体粉体进行加热熔融，通过自身表面张力球化，得到圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
该步骤2需要使用一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置，参见图2，所述制作装置包括：喷枪10、成珠炉20和收集器30；所述喷枪10设置在成珠炉20上方并使喷枪10的喷口与成珠炉20的内部空间连通；所述收集器30通过管道连接在成珠炉20下方并与成珠炉20的内部空间连通。参见图3，使用该制作装置的步骤S2包括如下子步骤：
S21，采用喷枪10将所述氟化钙闪烁晶体粉体以及燃烧气体、空气和氧气的混合气体从成珠炉20上方送入成珠炉20；
为了更好地控制氟化钙闪烁晶体粉体的送料速度，以及燃烧气体、空气和氧气的比例，如图4所示，本实施例的所述喷枪10为三层结构：
内层11为送料空气和氟化钙闪烁晶体粉体通道；由于氟化钙闪烁晶体粉体是固体颗粒，因此使用送料空气对氟化钙闪烁晶体粉体进行送料；在一些实施例中还在内层11入口连接一个送料漏斗60，以便于将氟化钙闪烁晶体粉体送入喷枪10；
中间层12为燃烧气体通道；所述燃烧气体可以根据需要选择常见的燃烧气体，本实施例优选为天然气，其燃烧产物不会对球化过程产生影响；
外层13为空气与氧气的混合气体通道；
S22，使燃烧气体、空气和氧气的混合气体在成珠炉20中燃烧形成火焰；通过上述三层结构的喷枪10能够调节燃烧气体、空气和氧气的混合比例，由此能够控制燃烧形成的火焰的温度、长短和有效利用面积，本实施例中所述燃烧形成的火焰的温度范围优选为1500～2300℃，能够使得氟化钙闪烁晶体粉体充分融化为氟化钙闪烁晶体液体；同时通过控制送料空气的速度能够控制氟化钙闪烁晶体粉体的送料速度以及均匀、分散程度；
S23，所述氟化钙闪烁晶体粉体在火焰下加热熔融并融化为氟化钙闪烁晶体液体；该氟化钙闪烁晶体液体在成珠炉20中通过自身表面张力球化，并在重力作用下的自然下落过程中急速冷却后形成圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；
S24，采用收集器30收集步骤S23形成的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒，并筛选出合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；本实施例的收集器30有两个，包括相连通的第一收集器31和第二收集器32，以更好地收集步骤S23形成的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。筛选出合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的方法可以采用振动筛分法，从而筛选出粒径为范围为50～150μm的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒作为合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
再进一步，由于收集的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒为固体颗粒，并且在球化过程中可能会形成悬浮粉尘，参见图3，由此本实施例的所述制作装置还包括通过管道与收集器30连通的四联集尘器40和引风机50；所述四联集尘器40用于收集球化过程中形成的悬浮粉尘；所述引风机50用于通过抽气加速收集器30对圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的收集效率。
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 (10)
1.一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒，其特征在于，所述氟化钙闪烁晶体颗粒为圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
2.根据权利要求1所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒，其特征在于，所述圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的粒径为范围为50～150μm。
3.一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用机械方法对块状氟化钙闪烁晶体进行粉碎和研磨，得到氟化钙闪烁晶体粉体；
S2，对所述氟化钙闪烁晶体粉体进行加热熔融，通过自身表面张力球化，得到圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
4.根据权利要求3所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，其特征在于，步骤S2包括如下子步骤：
S21，采用喷枪(10)将所述氟化钙闪烁晶体粉体以及燃烧气体、空气和氧气的混合气体从成珠炉(20)上方送入成珠炉(20)；
S22，使燃烧气体、空气和氧气的混合气体在成珠炉(20)中燃烧形成火焰；
S23，所述氟化钙闪烁晶体粉体在火焰下加热熔融并融化为氟化钙闪烁晶体液体；该氟化钙闪烁晶体液体在成珠炉(20)中通过自身表面张力球化，并在重力作用下的自然下落过程中急速冷却后形成圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒；
S24，采用收集器(30)收集步骤S23形成的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒，并筛选出合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒。
5.根据权利要求4所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，其特征在于，步骤S22中所述燃烧形成的火焰的温度范围为1500～2300℃。
6.根据权利要求3-5任一项所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，其特征在于，所述氟化钙闪烁晶体粉体的粒径范围为50～150μm。
7.根据权利要求3所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作工艺，其特征在于，步骤S24中所述合适粒径的圆球状氟化钙闪烁晶体颗粒的粒径为范围为50～150μm。
8.一种用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置，其特征在于，包括：喷枪(10)、成珠炉(20)和收集器(30)；所述喷枪(10)设置在成珠炉(20)上方并使喷枪(10)的喷口与成珠炉(20)的内部空间连通；所述收集器(30)通过管道连接在成珠炉(20)下方并与成珠炉(20)的内部空间连通。
9.根据权利要求8所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置，其特征在于，所述制作装置还包括通过管道与收集器(30)连通的四联集尘器(40)和引风机(50)。
10.根据权利要求8所述的用于液态流出物中低水平放射性核素连续测量的氟化钙闪烁晶体颗粒的制作装置，其特征在于，所述喷枪(10)为三层结构：
内层(11)为送料空气和氟化钙闪烁晶体粉体通道；
中间层(12)为燃烧气体通道；
外层(13)为空气与氧气的混合气体通道。
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