CN202975341U - 一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及核辐射防护技术领域，提供一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器，用于测量γ辐射剂量率，包括用于接收γ射线的闪烁体探头，光纤转接头、塑料光纤光导及光电倍增管，所述闪烁体探头由圆柱形闪烁体，及其外围包覆的一层反光层组成，仅在闪烁体一端面留有闪烁光出射的窗口，光纤转接头为圆台结构，圆台中心设有通孔，光纤转接头的底部与闪烁体探头相连，光纤光导的光纤芯穿过通孔与闪烁体窗口耦合，光纤光导另一端与光电倍增管耦合。本实用新型结构简单，使用方便，适用范围广、探测效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及核辐射防护技术领域，具体的说是一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器，用于测量γ辐射剂量率。
背景技术
传统的γ辐射剂量率监测设备多采用对γ射线敏感的介质，如惰性气体、闪烁体、半导体、液闪等，将辐射信号直接或间接转换为电信号后，进行现场或远程测量。如采用电离室、G-M计数管、半导体等核辐射探测器直接将γ射线转换为电信号，或采用闪烁体耦合光电倍增管，首先将γ射线转换为次级闪烁光信号，由光电倍增管等光电器件转换为电信号，再进行测量。这类探测器的优点是输出的信号为电信号，便于直接放大处理。缺点是气体探测器尺寸很大，而半导体、光电倍增管等电子学器件耐辐照性能差，测量强辐射场时需要很大尺寸的屏蔽体。同时，核探测器输出的电信号一般都是弱信号，传输时很容易受到外界电磁环境的干扰，在电磁环境复杂的场合无法使用。一些不需要辅助电路的探测器，如热释光片、化学剂量计等累积剂量计，虽然可以在强电磁场区域使用，但只能通过离线的方式，将剂量计放入辐照场内辐照一定时间后取出测量，获取过去一段时间内的累积辐射剂量，进而反推出该时间段内的平均辐射剂量率，无法对监测区域进行实时测量。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种无辅助电信号条件下进行远程在线监测γ辐射剂量率的光纤探测器，其结构简单，使用方便，适用范围广、探测效率高。
本实用新型的目的是通过如下措施来实现的：一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器，包括用于接收γ射线的闪烁体探头，光纤转接头、塑料光纤光导及光电倍增管，所述闪烁体探头由圆柱形闪烁体，及其外围包覆的一层反光层组成，仅在闪烁体一端面留有闪烁光出射的窗口，光纤转接头为圆台结构，圆台中心设有通孔，光纤转接头的底部与闪烁体探头相连，光纤光导的光纤芯穿过通孔与闪烁体窗口耦合，耦合光纤光导将闪烁体发出的闪烁光传输到远程测量端。光纤光导另一端与光电倍增管耦合后输出电流信号。
在上述技术方案中，为了提高闪烁光的收集效率，采用折射率和塑料光纤芯材接近的有机玻璃（PMMA）制作光纤转接头，其圆台底部直径和闪烁体窗口直径相同，顶部直径和光纤外径相同，沿圆台轴线开有一与光纤芯材直径相同的通孔。安装时，光纤一端切去一段皮层，该皮层为在光纤芯外折射率比芯材小的包层，将光纤转接头套在光纤芯外部，转接头顶部与光纤皮层端面紧密配合，底部与光纤端面平齐，并与闪烁体窗口耦合。所有接触面均采用光学胶粘接，该光学胶采用闪烁体发光波段内完全透射的材料，以减少对闪烁光的吸收。
在上述技术方案中，所述光纤转接头及与光纤转接头衔接的2~3cm的光纤光导端外围包覆聚四氟乙烯薄膜做漫反射层，再在聚四氟乙烯薄膜外包覆铝箔做反射兼蔽光层，其余部分的光纤光导外围包覆一层铝箔做蔽光层。由于闪烁体的发光面一般大于光纤横截面，采用转接头后，原本从光纤外围泄漏出去的闪烁光进入转接头，在圆台锥形面上发生漫反射后，可以进入光纤芯中继续传播，有利于提高进入光纤光导的初始光子数。闪烁光在光纤光导中传输到测量端后，由光电倍增管将闪烁光转换为电信号，采用电流积分技术测量。为了消除自然光对测量结果的影响，光纤光导外围包覆一层铝箔做蔽光层。
与传统的γ辐射剂量率探测器相比，本实用新型探测器既利用了探测效率非常高的闪烁体作为射线接收介质，射线接受体尺寸可以做得比较小，适合于弱γ辐射场测量的优点，又利用了光信号在光纤中传输时不会受外界电磁环境影响的优点。因此，本实用新型特别适合于电磁环境复杂、测量空间狭小的各种强度γ辐射场辐射剂量率的实时在线监测。为了提高闪烁体发出的闪烁光的收集和传输效率，一方面，设计了光纤转接头及反射层结构，使尽可能多的闪烁光耦合进入光纤内，另一方面，采用较大直径的塑料光纤做光导，减少闪烁光在传输过程中的丢失。塑料光纤柔韧性较好，机械强度较SiO2光纤高，方便空间几何环境复杂的场合布置。同时，在信号处理方面，采用电流积分测量法，一方面可以测量能量很低的γ射线，另一方面，可以提高由于单个γ射线激发产生的闪烁光数量有限，导致传输到光电倍增管时光子少而引起信噪比下降的缺点。
附图说明
图1为本实用新型用于辐射剂量率测量的光纤探测器的结构示意图。
图2为本实用新型中光纤转接头沿轴线剖面图。
图3为本实用新型中闪烁体探头、光纤转接头及光纤光导耦合形式的一种实施例。
其中：1. γ射线，2. 闪烁体，3. 光纤转接头，4. 光纤光导，5. 光电倍增管，6. 输出电流信号，7. 反光层，8. 聚四氟乙烯薄膜，9. 铝箔，10. 光纤皮层，11. 闪烁光，12. 铝箔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，本实施例提供一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器，包括圆柱形闪烁体探头、光纤转接头3、光纤光导4和光电倍增管5，其中，光纤光导4为塑料光纤。γ射线1进入闪烁体探头后，转化为闪烁光，经过光纤转接头3进入光纤光导4，传输到测量区域后，由光电倍增管5将闪烁光信号转换为电流信号6，传输给后续信号处理装置放大测量。
如图2所示，本实施例所述光纤转接头3为圆台结构，中心开有与光纤光导4内芯直径相同的通孔。
如图3所示，本实施例所述闪烁体探头由圆柱形闪烁体2及外围包覆的反光层7组成，仅在闪烁体一端面留有闪烁光出射的窗口，所述光纤转接头3与光纤光导4的芯紧密配合，底部，即大直径端外径与闪烁体窗口直径相同，且与闪烁体窗口相连，顶部外径与光纤皮层10外径相同，预先剥去光纤光导4与转接头3连接部分的光纤皮层10。转接头与光纤、闪烁体窗的接触面采用光学胶粘接，该光学胶选用在闪烁体发光波段全透射的可固化胶，避免使用硅油等容易在光纤皮层内表面渗流的耦合液，以免造成光传输效率下降。光纤转接头3外围及与光纤转接头衔接的光纤皮层2～3cm长度外包覆一层聚四氟乙烯薄膜8做漫反射层，再在聚四氟乙烯薄膜8外面包覆一层铝箔9做蔽光层。其余光纤皮层10外再包覆一层铝箔12做反光兼蔽光层。闪烁光经过光纤光导4传输至测量区域后，与光电倍增管5耦合，耦合面采用光学胶粘接，以减少闪烁光在光学界面上的反射。
以上仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对其范围限定，在不脱离、不违背本实用新型设计理念的前提下，对本实用新型的技术方案作出各种变形和改造，都应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于辐射剂量率测量的光纤探测器，包括用于接收γ射线的闪烁体探头，光纤转接头、塑料光纤光导及光电倍增管，其特征是：所述闪烁体探头由圆柱形闪烁体，及其外围包覆的一层反光层组成，仅在闪烁体一端面留有闪烁光出射的窗口，光纤转接头为圆台结构，圆台中心设有通孔，光纤转接头的底部与闪烁体探头相连，光纤光导的光纤芯穿过通孔与闪烁体窗口耦合，光纤光导另一端与光电倍增管耦合。
2.根据权利要求1所述的用于辐射剂量率测量的光纤探测器，其特征在于：所述光纤转接头为有机玻璃制作，其圆台底部直径和闪烁体窗口直径相同，顶部直径和光纤外径相同，沿圆台轴线开有一与光纤芯材直径相同的通孔。
3.根据权利要求1所述的用于辐射剂量率测量的光纤探测器，其特征在于：所述光纤转接头及与光纤转接头衔接的2~3cm的光纤光导端外围包覆聚四氟乙烯薄膜做漫反射层，再在聚四氟乙烯薄膜外包覆铝箔做反射兼蔽光层，其余部分的光纤光导外围包覆一层铝箔做蔽光层。
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