CN202339411U - 一种嵌源型耐辐照电离室 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种嵌源型耐辐照电离室，该电离室包括屏蔽外壳(3)和置于屏蔽外壳(3)内的腔室，腔室的前端设有底座(2)和前端盖(1)，后端设有后端盖(8)，其特征在于，腔室包括设有两个收集极(5)的收集极筒和设有两个高压极(6)的高压极筒，并且收集极筒和高压极筒相互嵌套；电离室内还设有放射源(16)。本实用新型提供的电离室具备耐高温、耐高湿、耐高环境气压、耐辐照、抗冲击振动、宽γ能量范围、宽量程以及内嵌源自检等性能，能用于恶劣环境的强γ辐射场剂量的测量。

Description

一种嵌源型耐辐照电离室

技术领域

本实用新型属于辐射探测技术领域，具体涉及一种嵌源型耐辐照电离室。

背景技术

电离室是一种探测电离辐射的气体探测器。电离室由两个基本电极组成，一个是高压极，另一个是收集极，室内充有工作气体，外面是一个密封外壳。当外加电压时，在两电极间产生电场。当X射线、γ射线照射电离室，光子与电离室材料发生相互作用，主要在电离室室壁产生次级电子，次级电子使电离室内的气体电离，产生离子对，在电场作用下正负离子向相应的电极漂移，在外电路中形成电流。外电路收集到的电流就是电离电流。

由于电离室的电离电流是弱电流或更小，这就要求电离室的收集极和高压极之间有很高的绝缘性，以保证这些电流被电流收集，而不是在两级之间泄露掉。通常的电离室辐射探测装置采用单个的收集极和高压极，并且信号处理电路也设在电离室中，若收集电极的绝缘性能不佳，可能会有漏电流被加到被测的电离电流上去，给信号带来附加成分，使测量误差加大。有的电离室的绝缘性能虽好，但是由于主体结构密封不好，绝缘子的表面由于沾污或吸附了湿气，总的电阻会较低，也会使测量误差加大。

此外，同样由于γ射线照射引起的电离电流很小，为了提高电离室的灵敏度，在电离室内充有一定气压的工作气体，这就要求电离室的绝缘子及其他密封部件具有很高的密封性。

另外，在一些极端情况下，辐射探测装置工作的环境条件极为苛刻，如高温、高湿、高环境气压以及强冲击振动等，而通常的电离室辐射探测装置根本不具备在极端环境下正常工作的能力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种嵌源型耐辐照电离室，该嵌源型耐辐照电离室具备耐高温、耐高湿、耐高环境气压、耐辐照、抗冲击振动、宽γ能量范围、宽量程以及内嵌源自检等性能，能够用于恶劣环境的强γ辐射场剂量的测量。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种嵌源型耐辐照电离室，该电离室包括屏蔽外壳和置于屏蔽外壳内的腔室，腔室的前端设有底座和前端盖，后端设有后端盖，其特征在于，腔室包括设有两个收集极的收集极筒和设有两个高压极的高压极筒，并且收集极筒和高压极筒相互嵌套；电离室内还设有放射源。

进一步，腔室的后端盖设有与其套接的接线盒，接线盒的端口处密封连接有连接板，连接板中设有信号电缆和极化电压电缆，信号电缆和极化电压电缆外均设有电缆密封头；腔室的后端盖上设有绝缘子和若干绝缘体组件，收集极筒通过绝缘子与信号电缆连接，高压极筒通过设在某一绝缘体组件外侧的导电片与极化电压电缆连接；信号电缆和极化电压电缆与设在电离室外的信号处理电路连接。

进一步，绝缘子的中心处设有中心螺杆，中心螺杆的一端与收集极筒连接，另一端穿过腔室的后端盖伸入接线盒中并通过导线与信号电缆连接，且收集极筒通过绝缘子的中心螺杆悬挂支撑并与高压极筒相互绝缘；高压极筒由绝缘体组件和安装在绝缘体组件中的螺母固定支撑。

进一步，绝缘子和绝缘体组件与腔室的后端盖之间、电缆密封头与连接板之间以及连接板与电离室主体结构之间均整体密封连接。

进一步，绝缘子、信号电缆和极化电压电缆的核心部分均采用耐高温的陶瓷材料制成。

进一步，收集极的轴向长度约为180毫米。

进一步，屏蔽外壳与高压极筒之间设有绝缘层。

进一步，放射源为长半衰期α放射源。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的电离室采用嵌套式收集极，由于在相同的极化电压下，嵌套式收集极可以在不减小灵敏体积的前提下产生比单一收集极更强的电场，减少灵敏体积内正负离子的复合现象，从而可以在提高本实用新型探测系统的量程上限的同时而不至于影响其灵敏度；本实用新型还通过增大圆柱形收集极轴向长度的方式来提高电离室的灵敏度。

2、由于本实用新型的电离室探头与后续电路部分相分离，信号通过引线电缆进行传输；绝缘子和引线电缆的核心部分都选用耐高温的陶瓷材料，并采用焊接方式进行固定，从而使本实用新型的装置最高可以在207℃高温下正常工作，并且提升了抗辐照性能。

3、本实用新型提供的电离室中，由于绝缘子、支撑绝缘子以及设有引线电缆的连接板与电离室主体结构之间均采用整体密封焊接的方式连接，使得电离室的内部结构与外部环境相隔离，从而使装置具备耐高湿(最高RH100％)、抗盐碱的性能。

4、本实用新型提供的电离室采用收集极筒和高压极筒的双端支撑的设计结构，从而使装置能具备抗10G加速度冲击的能力。对于无法避免的悬臂梁结构，例如收集极筒的悬挂支撑结构，本实用新型选取轻材料并优化设计电极壁厚，从而保证其抗冲击振动的能力。

5、本实用新型的电离室内部嵌置一个稳定的、活度适宜的长寿命放射源(半衰期远远大于电离室的使用寿命)，即使不存在外部辐射场时，探测装置也有稳定的读数响应，从而具备自校验功能。现场工作时，工作人员可以在不借助外部已知辐射场的情况下，检查探测系统的工作状态是否正常。内置源通常采用α放射源，因此可不需要对其采取相关的防护措施。

附图说明

图1是本实用新型提供的嵌源型耐辐照电离室的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型所提供的嵌源型耐辐照电离室，包括屏蔽外壳3以及置于屏蔽外壳3内的腔室，腔室的前端设有底座2和前端盖1，后端设有后端盖8；腔室包括设有两个收集极5的收集极筒和设有两个高压极6的高压极筒，并且收集极筒嵌套在高压极筒内；电离室内还设有放射源16。

本实用新型采用上述嵌套式收集极，能够在提高探测系统的量程上限的同时而不至于影响其灵敏度。为进一步提高电流室的灵敏度，本实用新型加长了收集极5的轴向长度，优选情况下，收集极5的轴向长度约为180毫米。

通常，电离室内所设放射源16为α放射源，并且放射源16的半衰期大于电离室的使用寿命，从而使本装置具备自校验功能。安装内置放射源16时，要保证紧凑和牢固。

此外，腔室的后端盖8设有与其套接的接线盒10，接线盒10的端口处密封连接有连接板11，连接板11中设有信号电缆13和极化电压电缆14，信号电缆13和极化电压电缆14外均设有电缆密封头12；腔室的后端盖8上设有绝缘子4和绝缘体组件9，收集极筒通过绝缘子4与信号电缆13连接，高压极筒通过设在某一绝缘体组件外侧的导电片15与极化电压电缆14连接；信号电缆13和极化电压电缆14与设在电离室外的信号处理电路连接。

本实用新型中采用的绝缘子4的结构包括设在其中心处的中心螺杆，自中心螺杆向外依次设有内瓷套、GD环、外瓷套和H外环(详见采用中国专利申请200720195496.8)。绝缘子4的中心螺杆的一端与收集极筒连接，另一端穿过腔室的后端盖8伸入接线盒10中并通过导线与信号电缆13连接。绝缘子4的H外环为与高压极筒焊接的环状焊接件。本实用新型采用具有上述结构的绝缘子4，能够使收集极筒通过绝缘子4的中心螺杆实现悬挂支撑并通过外瓷套使其与高压极筒相互绝缘。

本实用新型中，高压极筒通过设在腔室后端盖8上的多个绝缘体组件9固定支撑。绝缘体组件9分内外两层，内层与高压极筒接触，外层为侧倒的T型结构(卡在腔室后端盖8的缺口处)，安装在绝缘体组件9中的螺母旋进高压极筒的筒壁中，从而将高压极筒固定并支撑。

此外，在某一绝缘体组件的外侧设有导电片15，导电片15也通过安装在该绝缘体组件中的螺母进行固定，并且导电片15通过导线与直接穿过接线盒10的极化电压电缆14连接。

本实用新型提供的电离室在安装时，绝缘子4、绝缘体组件9与腔室的后端盖8之间均采用整体密封焊接的方式连接；电缆密封头12与连接板11之间以及连接板11与电离室主体结构之间也采用整体密封焊接的方式连接，从而使电离室内部结构(即腔室)与外部环境相隔离，使装置具备耐高湿、抗盐碱的性能。此外，连接板11中还设有长螺母以起到加固作用。

进一步地，本实用新型中，绝缘子4、信号电缆13和极化电压电缆14的核心部分均采用耐高温的陶瓷材料制成，并且绝缘体组件9也采用耐高温的陶瓷材料制成。

本实用新型中，屏蔽外壳3与高压极筒之间设有绝缘层7。

另外，腔室的前端盖1上设有绝缘垫，绝缘垫内侧与底座2接触，设在绝缘垫中的螺母旋进底座2中，从而将底座2固定在前端盖1上。绝缘垫与前端盖1之间也采用密封焊接的方式连接。

本实用新型提供的嵌源型耐辐照电离室，具备耐高温(最高207℃)、耐高湿(最高RH100％)、耐高环境气压(2.0MPa)、耐辐照、抗冲击振动(最高10G加速度)、宽γ能量范围(80keV-7.0MeV)、宽量程(10^-4-10³Gy/h)以及内嵌源自检等性能，能够将其用于恶劣环境的强γ辐射场剂量的测量。

本实用新型所述结构并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。

Claims (8)

1.一种嵌源型耐辐照电离室，该电离室包括屏蔽外壳(3)和置于屏蔽外壳(3)内的腔室，腔室的前端设有底座(2)和前端盖(1)，后端设有后端盖(8)，其特征在于，

腔室包括设有两个收集极(5)的收集极筒和设有两个高压极(6)的高压极筒，并且收集极筒和高压极筒相互嵌套；

电离室内还设有放射源(16)。

2.根据权利要求1所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，

腔室的后端盖(8)设有与其套接的接线盒(10)，接线盒(10)的端口处密封连接有连接板(11)，连接板(11)中设有信号电缆(13)和极化电压电缆(14)，信号电缆(13)和极化电压电缆(14)外均设有电缆密封头(12)；

腔室的后端盖(8)上设有绝缘子(4)和绝缘体组件(9)，收集极筒通过绝缘子(4)与信号电缆(13)连接，高压极筒通过设在某一绝缘体组件外侧的导电片(15)与极化电压电缆(14)连接；信号电缆(13)和极化电压电缆(14)与设在电离室外的信号处理电路连接。

3.根据权利要求2所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，

绝缘子(4)的中心处设有中心螺杆，中心螺杆的一端与收集极筒连接，另一端穿过腔室的后端盖(8)伸入接线盒(10)中并通过导线与信号电缆(13)连接，且收集极筒通过绝缘子(4)的中心螺杆悬挂支撑并与高压极筒相互绝缘；高压极筒由绝缘体组件(9)和安装在绝缘体组件(9)中的螺母固定支撑。

4.根据权利要求2所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，绝缘子(4)和绝缘体组件(9)与腔室的后端盖(8)之间、电缆密封头(12)与连接板(11)之间以及连接板(11)与电离室主体结构之间均整体密封连接。

5.根据权利要求2所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，绝缘子(12)、信号电缆(13)和极化电压电缆(14)的核心部分均采用耐高温的陶瓷材料制成。

6.据权利要求1所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，收集极(5)的轴向长度为180毫米。

7.据权利要求1所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，屏蔽外壳(3)与高压极筒之间设有绝缘层(7)。

8.据权利要求1所述的嵌源型耐辐照电离室，其特征在于，放射源(16)为长半衰期α放射源。

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