CN202548335U

CN202548335U - 三管液体闪烁计数系统

Info

Publication number: CN202548335U
Application number: CN2012201865147U
Authority: CN
Inventors: 杨元第; 陈靖; 梁君成
Original assignee: National Institute of Metrology
Current assignee: National Institute of Metrology
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2022-04-26

Abstract

本实用新型提供一种三管液体闪烁计数系统，塑料闪烁体设置在铅屏蔽室的内部，在铅屏蔽室上设有15cm厚的铅屏蔽层，塑料闪烁体由光探测、收集装置与反符合测量装置构成，光探测、收集装置由聚四氟光室、三光电倍增管组件以及液闪瓶固定与高度调节组件构成，液闪瓶固定与高度调节组件设置在聚四氟光室的内部，三光电倍增管组件与液闪瓶固定与高度调节组件相连接，反符合测量装置由三个梯形反符合探测器与六边形反符合探测器构成，梯形反符合探测器的一端设置在聚四氟光室上，六边形反符合探测器设置在聚四氟光室底部。本实用新型的本底计数率低，能实现环境样品的绝对测量；另外，通过散焦光电倍增管改变T/D值后，可实现对三双符合比的自动绝对测量。

Description

三管液体闪烁计数系统

技术领域

本实用新型属于计量器具领域，特别是一种液体闪烁计数器，尤其是一种三管液体闪烁计数系统。

背景技术

液体闪烁计数是定量测量放射性活度的重要方法，而液体闪烁测量仪器主要应用于生命科学、环境放射性监测、放射性同位素应用、核电工业和生物遗传工程等应用领域。

目前，在现有的三双符合比液体闪烁计数系统主要分为两种，在第一种三双符合比液体闪烁计数系统中，其光探测装置与光屏蔽分别采用铝制光室与简易的遮光布制成，没有外部铅屏蔽装置，只能单纯的用于三管、两管效率比方法的科学研究。其缺点是：

1、由于装置结构过于简易，操作较为复杂，仅适合该装置的相关技术人员操作；

2、由于其本底计数率高，仅适合三双符合比相关的纯计量技术研究，不能用于环境类低活度样品的高精度测量。

在第二种三双符合比液体闪烁计数系统中设置有聚四氟光室与紧凑型的铅屏蔽结构。但是，由于光电倍增管散焦不可调，因此只能通过滤光纸或滤光片改变光探测效率。其缺点是：

1、其本底计数率仍然较高；

2、在实现绝对测量过程中，需要多次更换滤光纸或滤光片来改变T/D值，其操作复杂，且T/D值的改变幅度不可控。

发明内容

针对上述技术的不足之处，本实用新型提供一种本底计数率低，能实现环境样品绝对测量，同时能通过散焦光电倍增管改变T/D值，实现三双符合比自动绝对测量的三管液体闪烁计数系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种三管液体闪烁计数系统，由液体闪烁部分与脉冲信号处理部分构成，所述液体闪烁部分由铅屏蔽室与塑料闪烁体构成，所述塑料闪烁体与所述脉冲信号处理部分相连接，所述铅屏蔽室上设有厚度15cm的铅屏蔽层，所述塑料闪烁体由光探测、收集装置与反符合测量装置构成，所述光探测、收集装置由聚四氟光室、三光电倍增管组件以及液闪瓶固定与高度调节组件构成，所述液闪瓶固定与高度调节组件设置在所述聚四氟光室的内部，所述三光电倍增管组件与所述液闪瓶固定与高度调节组件相连接，所述反符合测量装置由至少三个梯形反符合探测器与六边形反符合探测器构成，所述梯形反符合探测器的一端设置在所述聚四氟光室上，所述六边形反符合探测器设置在所述聚四氟光室的底部。

所述塑料闪烁体设置在所述铅屏蔽室的内部，所述铅屏蔽层设置在所述铅屏蔽室的不锈钢外壳与内壁之间，所述内壁由依次由镉板、无氧铜制层与有机玻璃构成。

所述液闪瓶固定与高度调节组件的末端设置在所述聚四氟光室的内部，所述三光电倍增管组件由三个光电倍增管a呈120°对称式分布构成，所述光电倍增管a的末端穿过所述聚四氟光室的侧壁与所述液闪瓶固定与高度调节组件相连接。

所述梯形反符合探测器的数量与所述光电倍增管a的数量相同，所述梯形反符合探测器由梯形塑料闪烁体与光电倍增管b构成，所述光电倍增管b的末端与所述梯形塑料闪烁体的底部相连接，所述梯形塑料闪烁体的顶部设置在相邻的两个所述光电倍增管a之间。

所述六边形反符合探测器由六边形塑料闪烁体与至少三个光电倍增管c构成，所述光电倍增管c的末端与所述六边形塑料闪烁体的侧壁相连接，所述六边形塑料闪烁体的顶部与所述聚四氟光室的底部相连接。

所述光电倍增管c的数量与所述光电倍增管a的数量相同，所述光电倍增管c垂直设置在所述光电倍增管a的下端。

所述塑料闪烁体设置在蔽光罩的内部，所述光电倍增管a、所述光电倍增管b、所述光电倍增管c的前端以及所述液闪瓶固定与高度调节组件的顶端均是延伸至所述蔽光罩的外侧。

所述脉冲信号处理部分由前置放大器、信号处理器、NIM控制器、恒比定时相加器、延时器、符合电路单元与计数器构成，所述前置放大器依次与所述信号处理器以及NIM控制器电连接，所述恒比定时相加器依次与所述延时器、所述符合电路单元以及所述NIM控制器电连接，所述NIM控制器以及所述符合电路单元均与所述计数器电连接。

所述前置放大器的输入端与所述光电倍增管a的输出端电连接，所述恒比定时相加器的输入端分别与所述光电倍增管b和所述光电倍增管c的输出端电连接。

所述NIM控制器由NIM机箱以及安装其内部的NIM模块与反相器构成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型可实现对α、纯β放射性核素的低本底绝对测量，通过铅屏蔽室与反符合测量装置可降低三管符合本底总计数量的40倍，达到低本底α、β放射性活度测量的本底水平要求；通过光探测、收集装置可使三管符合探测效率(对H-3)核素可达到0.47；通过脉冲信号处理部分可实现三管符合效率比方法的T/D值幅度可调的自动控制，从而实现应用三管符合效率比方法自动测量。另外，通过铅屏蔽室上15cm厚的铅屏蔽层可屏蔽宇宙射线及外部天然γ辐射源，可降低前室内的本底辐射；通过设置在塑料闪烁体外侧的蔽光罩，可使塑料闪烁体的避光性能更为良好，由于蔽光罩进行了黑化处理，因此，可确保不会有漏光干扰液闪测量。

附图说明

图1为本实用新型的结构图框图；

图2为本实用新型中铅屏蔽室打开后的结构图；

图3为图1中A-A向的剖视图；

图4为本实用新型中塑料闪烁体的结构图；

图5为图4中光探测、收集装置的结构图；

图6为图5中聚四氟室的结构图；

图7为图5中三光电倍增管组件的结构的结构图；

图8为图5中液闪瓶固定与高度调节组件的结构图；

图9为图4中梯形反符合探测器的结构图；

图10为图4中六边形反符合探测器的结构图；

图11为塑料闪烁体设置在蔽光罩后的结构图；

图12为本实用新型中脉冲信号处理部分的结构图。

主要符号说明如下：

1-液体闪烁部分 2-脉冲信号处理部分 3-铅屏蔽室

4-不锈钢外壳 5-铅屏蔽层 6-塑料闪烁体

7-光探测、收集装置 8-聚四氟室

9-三光电倍增管组件 10-液闪瓶固定与高度调节组件

11-梯形反符合探测器 12-六边形反符合探测器

13-光电倍增管a 14-梯形塑料闪烁体 15-光电倍增管b

16-六边形塑料闪烁体 17-光电倍增管c

18-蔽光罩 19-前置放大器 20-信号处理器

21-NIM控制器 22-恒比定时相加器 23-延时器

24-符合电路单元 25-计数器 26-高压电源

27-塑闪高压电源 28-计算机 29-不锈钢外壳

30-铅屏蔽层 31-镉板 32-无氧铜制层

33-有机玻璃

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图10所示，本实用新型提供一种三管液体闪烁计数系统，由液体闪烁部分1与脉冲信号处理部分2构成，其中，液体闪烁部分1由铅屏蔽室3与塑料闪烁体6构成，塑料闪烁体6设置在铅屏蔽室3的内部，塑料闪烁体6与脉冲信号处理部分2相连接。

铅屏蔽室3为六面体结构，在本实施例中，铅屏蔽室3为正方体结构。铅屏蔽室3由不锈钢外壳29、铅屏蔽层30与内壁构成，铅屏蔽层30的厚度为15cm，并且设置在铅屏蔽室的不锈钢外壳与内壁之间。内壁由外至内依次由镉板31、无氧铜制层32与有机玻璃33构成，镉板的外壁与铅屏蔽层的内壁相接触，镉板、无氧铜制层与有机玻璃的厚度分别为1.2mm、10mm与8mm。通过铅屏蔽室中厚度为15cm的铅屏蔽层可屏蔽宇宙射线及外部天然γ辐射源，降低前室内的本底辐射，可使本底计数率降低10倍，以实现对环境样品的绝对测量。铅屏蔽室在使用时，只需将铅屏蔽室的一个侧壁打开，便可以将塑料闪烁体放置在其内部。

塑料闪烁体6由光探测、收集装置7与反符合测量装置构成，其中，光探测、收集装置7由聚四氟光室8、三光电倍增管组件9以及液闪瓶固定与高度调节组件10构成，在聚四氟光室内壁上涂有二氧化钛光反射涂层。液闪瓶固定与高度调节组件10设置在聚四氟光室8的内部，三光电倍增管组件9和液闪瓶固定与高度调节组件10相连接。液闪瓶固定与高度调节组件的末端设置在聚四氟光室的内部，其顶部通过聚四氟光室顶部预留的通孔延伸至聚四氟光室的外侧。三光电倍增管组件9由三个光电倍增管a13呈120°对称式分布构成，其中，每个光电倍增管a的末端均是穿过聚四氟光室侧壁上预留的通孔后和液闪瓶固定与高度调节组件相连接。

反符合测量装置由至少三个梯形反符合探测器11与六边形反符合探测器12构成，其中，梯形反符合探测器11的一端设置在聚四氟光室8的侧壁上，六边形反符合探测器12设置在聚四氟光室8的底部。在本实施例中，梯形反符合探测器11的数量与光电倍增管a13的数量相同，均为三个。梯形反符合探测器11由梯形塑料闪烁体14与光电倍增管b15耦合构成，光电倍增管b15的末端与梯形塑料闪烁体14的底部端面相连接，三个光电倍增管b15与三个光电倍增管a13呈同水平设置。梯形塑料闪烁体14设置在相邻的两个光电倍增管a13之间，其顶部端面与光电倍增管a13之间的聚四氟光室8的外壁相连接，梯形塑料闪烁体的两个倾斜状的侧壁则与两个光电倍增管a的外壁相连接。

六边形反符合探测器12由六边形塑料闪烁体16与至少三个光电倍增管c17耦合构成，光电倍增管c17的末端与六边形塑料闪烁体16的侧壁相连接，六边形塑料闪烁体16的顶部端与聚四氟光室8的底部端面相连接。在本实施例中，光电倍增管c17的数量与光电倍增管a15的数量相同，光电倍增管c17的数量也为三个，光电倍增管c17垂直设置在光电倍增管a15的下端。

如图11所示，为了使液体闪烁部分的避光性能更为良好，因此，将塑料闪烁体设置在蔽光罩18的内部。其中，光电倍增管a15、光电倍增管b16、光电倍增管c17的前端部分以及液闪瓶固定与高度调节组件10的顶端均是穿过蔽光罩18的侧壁从而延伸至蔽光罩的外侧。由于蔽光罩进行了黑化处理，因此，可确保不会有漏光干扰液闪测量。

如图12所示，脉冲信号处理部分由前置放大器19、信号处理器20、NIM控制器21、恒比定时相加器22、延时器23、符合电路单元24与计数器25构成。NIM控制器由NIM机箱以及安装其内部的NIM模块与反相器构成，前置放大器19的输出端依次与信号处理器20以及NIM控制器21的输入端电连接，恒比定时相加器22的输出端依次与延时器23、符合电路单元24以及NIM控制器21输入端电连接，NIM控制器21的输出端以及符合电路单元的输出端均与计数器的输入端电连接，计数器25的输出端还与计算机28的输入端电连接。另外，三个光电倍增管a的输入端还分别与三个高压电源26的输出端电连接，三个光电倍增管b的输入端和三个光电倍增管c的输入端均是与塑闪高压电源27的输出端电连接。

前置放大器的数量与光电倍增管a的数量相同，其输入端与三个光电倍增管a的输出端电连接，恒比定时相加器的输入端分别与三个光电倍增管b的输出端和三个光电倍增管c的输出端电连接，三个光电倍增管b和三个光电倍增管c均是将塑闪信号传输至恒比定时相加器中。

三个光电倍增管a分别由三个独立的ORTEC 556高压电源为其供电，其中，两个ORTEC 556高压电源提供三路散焦电压输出，用于散焦控制。三个光电倍增管b和三个光电倍增管c是由一个独立的ORTEC556高压电源和一个8路输出的KVF-8扇入扇出单元为其供电。

三个光电倍增管a的输出端与三个前置放大器的输入端相连接后，通过三个前置放大器分别输出的IN A、IN B与IN C三路信号，这三路信号分别输入MAC3信号处理器中的A端口、B端口与C端口，信号处理器在对这三路信号处理后，输出A、B、C、A+B+C、AB、BC、AC、AB+BC+AC与ABC共9路NIM电平逻辑脉冲信号。

MAC3信号处理器输出的T信号经过Philips726插件转为TTL电平信号后输入CANBERRA 2040插件中；反符合测量装置输出的塑闪信号通过ORTEC CF8000恒比定时相加器进行甑别、定时、相加后输出到ORTEC 416A延时器中，经过延时2μs后，变成与MAC3信号处理器输出的信号同步，再输入到CANBERRA2040符合/反符合单元作为反符合信号，与MAC3信号处理器输出的T信号进行反符合。

采用光电倍增管能通过散焦电压的调节改变探测效率，从而实现在不同T/D值下测量被测样品的活度，保证测量的可靠性，散焦的改变通过改变两个ORTEC 556高压电源的输出电压实现。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种三管液体闪烁计数系统，由液体闪烁部分与脉冲信号处理部分构成，所述液体闪烁部分由铅屏蔽室与塑料闪烁体构成，所述塑料闪烁体与所述脉冲信号处理部分相连接，其特征在于，所述铅屏蔽室上设有厚度15cm的铅屏蔽层，所述塑料闪烁体由光探测、收集装置与反符合测量装置构成，所述光探测、收集装置由聚四氟光室、三光电倍增管组件以及液闪瓶固定与高度调节组件构成，所述液闪瓶固定与高度调节组件设置在所述聚四氟光室的内部，所述三光电倍增管组件与所述液闪瓶固定与高度调节组件相连接，所述反符合测量装置由至少三个梯形反符合探测器与六边形反符合探测器构成，所述梯形反符合探测器的一端设置在所述聚四氟光室上，所述六边形反符合探测器设置在所述聚四氟光室的底部。

2.根据权利要求1所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述塑料闪烁体设置在所述铅屏蔽室的内部，所述铅屏蔽层设置在所述铅屏蔽室的不锈钢外壳与内壁之间，所述内壁由依次由镉板、无氧铜制层与有机玻璃构成。

3.根据权利要求2所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述液闪瓶固定与高度调节组件的末端设置在所述聚四氟光室的内部，所述三光电倍增管组件由三个光电倍增管a呈120°对称式分布构成，所述光电倍增管a的末端穿过所述聚四氟光室的侧壁与所述液闪瓶固定与高度调节组件相连接。

4.根据权利要求3所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述梯形反符合探测器的数量与所述光电倍增管a的数量相同，所述梯形反符合探测器由梯形塑料闪烁体与光电倍增管b构成，所述光电倍增管b的末端与所述梯形塑料闪烁体的底部相连接，所述梯形塑料闪烁体的顶部设置在相邻的两个所述光电倍增管a之间。

5.根据权利要求4所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述六边形反符合探测器由六边形塑料闪烁体与至少三个光电倍增管c构成，所述光电倍增管c的末端与所述六边形塑料闪烁体的侧壁相连接，所述六边形塑料闪烁体的顶部与所述聚四氟光室的底部相连接。

6.根据权利要求5所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述光电倍增管c的数量与所述光电倍增管a的数量相同，所述光电倍增管c垂直设置在所述光电倍增管a的下端。

7.根据权利要求6所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述塑料闪烁体设置在蔽光罩的内部，所述光电倍增管a、所述光电倍增管b、所述光电倍增管c的前端以及所述液闪瓶固定与高度调节组件的顶端均是延伸至所述蔽光罩的外侧。

8.根据权利要求7所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述脉冲信号处理部分由前置放大器、信号处理器、NIM控制器、恒比定时相加器、延时器、符合电路单元与计数器构成，所述前置放大器依次与所述信号处理器以及NIM控制器电连接，所述恒比定时相加器依次与所述延时器、所述符合电路单元以及所述NIM控制器电连接，所述NIM控制器以及所述符合电路单元均与所述计数器电连接。

9.根据权利要求8所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述前置放大器的输入端与所述光电倍增管a的输出端电连接，所述恒比定时相加器的输入端分别与所述光电倍增管b和所述光电倍增管c的输出端电连接。

10.根据权利要求9所述三管液体闪烁计数系统，其特征在于，所述NIM控制器由NIM机箱以及安装其内部的NIM模块与反相器构成。