CN203965630U - 一种测氡仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种测氡仪，涉及核电子学及核谱学领域，为解决氡气测量工作效率低，难以大面积连续测量的问题而发明。所述测氡仪，包括多组探测组件、多路混合器、多道分析器以及数据处理器；所述多组探测组件中每组探测组件均包括样品架，样品架上套设有屏蔽盖，样品架的一侧设有探测器；所述多路混合器分别与所述多组探测组件的各探测器连接；所述多道分析器与所述多路混合器连接；所述数据处理器与多道分析器连接。本实用新型测氡仪用于同时测量多个样品的氡气。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电子学及核谱学领域，尤其涉及一种测氡仪。
背景技术
氡是一种惰性气体，具有放射性，其母体为镭。氡可以迁移很远的距离，具有很强的向上迁移的能力。在地面可以探测到埋深几十米，甚至上百米的某些地质体形成的氡异常。氡的衰变子体主要有Po、Bi、Pb、Ti等，它们多为短寿命放射性核素。其中Po的同位素都是α辐射体，其他的多为β、γ辐射体，其中Bi的γ辐射最强，γ辐射的能量占铀系中γ辐射总能量的85.6%，214Pb的γ辐射次之，γ辐射能量占铀系总能量的12.4%，所以，铀系的γ辐射主要是由氡的衰变子体214Bi和214Pb产生的。测量氡的含量，既可以测量α射线，也可以测量β或γ射线。由于测量γ射线更易于实施，故通常通过测量214Bi的γ射线，或是测量214Bi和214Pb的γ射线总和来进行。
目前放射性检测方法已经应用于放射性环境检测、石材放射性检测、医疗、矿物勘探等领域，其中包括地下火区发展规律的监测。在监测过程中，需要多点重复大面积测量，监测网格密度大。同时很多探测区处于低放射性区，这就对仪器的工作效率和最小可探测限要求更高。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：第一：通常测氡仪一次只能测试一个样品，且测试时间可能要几个小时或几天。在进行大面积多测点重复测量时，工作效率低。第二：现有技术中的测氡仪由于没有设置屏蔽层，本底较高，对低放射性地区的探测灵敏度低，同时其将前端信号处理模块集成到探测器中，电子系统集成度高，维修不方便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测氡仪，解决了氡气测量工作效率低、难以大面积连续测量的问题，提高了测试结果准确率和降低最小可探测限，从而满足对放射性元素监测的要求。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
一种测氡仪，包括多组探测组件，所述探测组件包括用于放置待测样品的样品架，所述样品架上套设有屏蔽盖，所述样品架的一侧设有探测器，所述探测器可探测所述待测样品的能量辐射并发出脉冲信号；多路混合器，所述多路混合器分别与多组探测组件的各探测器连接，所述多路混合器可将多个探测器发出的多路脉冲信号混合成一路复合信号；多道分析器，所述多道分析器与所述多路混合器连接，所述多道分析器可将所述复合信号转化成与其幅度对应的数字信号，同时存储转换结果，并将存储的转换结果进行数据分析，得到辐射能量的分布情况；数据处理器，所述数据处理器与所述多道分析器连接，所述数据处理器可对所述多道分析器的分析结果进行数据处理和谱线显示。
进一步地，所述屏蔽盖为多层结构，所述多层结构包括至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层。
更进一步地，所述屏蔽盖的多层结构从内层到外层依次为第一铅屏蔽层、铝屏蔽层、第二铅屏蔽层。
进一步地，所述第二铅屏蔽层的厚度大于所述第一铅屏蔽层的厚度。
进一步地，所述第一铅屏蔽层的厚度为1～2厘米，所述铝屏蔽层的厚度为1～2厘米，所述第二铅屏蔽层的厚度为5～10厘米。
进一步地，所述探测器为碘化钠(铊)闪烁探测器、碘化钠(铊)塑料闪烁探测器、大体积同轴型锗（锂）探测器或大体积同轴型高纯锗探测器。
进一步地，所述探测组件为4～8组。
更进一步地，所述数据处理器为计算机。
本实用新型的实施例提供的一种测氡仪，包含多组探测组件，每组探测组件均包括样品架和探测器，探测器可对样品架上的样品进行探测并发出脉冲信号，通过多路混合器分别与多组探测组件的各探测器连接，可将多个探测器发出的多路脉冲信号混合成一路复合信号，再通过多道分析器将复合信号转化成与其幅度对应的数字信号，并将转换结果进行数据分析，得到各个样品辐射能量的分布情况，最后通过数据处理器对多道分析器的分析结果进行数据处理和谱线显示。由此，可对多个样品同时进行检测，在大面积多测点重复测试时，提高了工作效率。同时，在样品架上套设屏蔽盖，可屏蔽外界环境的辐射干扰，从而可有效降低本底计数，提高检测灵敏度，降低最小可检测线。
附图说明
图1为本实用新型实施例测氡仪的结构框图；
图2为图1中探测组件的结构示意图；
其中：1-样品架、2-屏蔽盖、21-第一铅屏蔽层、22-铝屏蔽层、23-第二铅屏蔽层、3-探测器、4-样品。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例一种测氡仪进行详细描述。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本实用新型实施例一种测氡仪器的一个具体实施例，本实施例中一种测氡仪，包括多组探测组件、多路混合器、多道分析器以及数据处理器；每组探测组件均包括样品架1，样品架1上套设有屏蔽盖2，样品架的一侧设有探测器3；多路混合器分别与多组探测组件的各探测器连接；多道分析器与多路混合器连接；数据处理器与多道分析器连接。
本实用新型的实施例提供的一种测氡仪，包含多组探测组件，每组探测组件均包括样品架1和探测器3，探测器3可对样品架1上的样品4进行探测并发出脉冲信号，通过多路混合器分别与多组探测组件的各探测器3连接，可将多个探测器发出的多路脉冲信号混合成一路复合信号，再通过多道分析器将复合信号转化成与其幅度对应的数字信号，并将转换结果进行数据分析，得到各个样品辐射能量的分布情况，最后通过数据处理器对多道分析器的分析结果进行数据处理和谱线显示。由此，可对多个样品同时进行检测，在大面积多测点重复测试时，提高了工作效率。同时，在样品架上套设屏蔽盖，可屏蔽外界环境的辐射干扰，从而可有效降低本底计数，提高检测灵敏度，降低最小可检测线。
由于底水平放射性检测的最小可检测限取决于本底计数（由除了要测量的放射性核素以外的其他任何因素造成的计数），因此需要有效的降低本底计数，比如采用单层铅屏蔽装置，也可以采用至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层的多层装置。由于单层铅屏蔽装置只可屏蔽外界γ辐射干扰，无法屏蔽电磁干扰，而采用至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层的多层结构装置，则既可屏蔽外界γ辐射干扰，也可屏蔽电磁干扰，因此优选对样品架上套设的屏蔽盖采用至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层的多层结构，以保证尽可能有效的降低本底计数。
由于至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层的多层结构包括多种。首先从层数上考虑，有以下三种情况，铅屏蔽层数等于铝屏蔽层数、铅屏蔽层数大于铝屏蔽层数以及铅屏蔽层数小于铝屏蔽层数。由于测试的样品本身具有γ辐射，因此优选多层屏蔽层中铅屏蔽层数大于铝屏蔽层数，以保证测试结果中γ射线总和的准确度。其次，从组合方式考虑，由于同类屏蔽层的叠加效果等同于一层同类屏蔽层的效果，因此，优选交替组合方式，已保证在节约成本的前提下达到有效降低本底计数的目的。再次，从成本考虑，在满足以上两个条件的情况下，为了节约成本，优选两层铅屏蔽层和一层铝屏蔽层交替组合的多层结构，即从内层到外层依次为第一铅屏蔽层21、铝屏蔽层22、第二铅屏蔽层23。综上，为了提高测试结果中γ射线总和的准确度以及有效降低本底计数，因此，样品架1上套设的屏蔽盖2的多层结构优选从内层到外层依次为第一铅屏蔽层21、铝屏蔽层22、第二铅屏蔽层23，在节约成本的前提下达到有效降低本底计数的目的，从而可保证测试样品结果的准确度。
表1为单层铅屏蔽装置和由第一铅屏蔽层21、铝屏蔽层22、第二铅屏蔽层23的组成的多层屏蔽装置，在相同条件下测试样品本底计数的对照表，其中测试时间为60秒。从表中可得出，在相同条件下，多层屏蔽装置比单层铅屏蔽装置的本底计数小。因此，选择多层屏蔽装置可以有效的减小本底计数。
表1
由于屏蔽盖2主要屏蔽的是外界环境辐射干扰，因此优选第二铅屏蔽层23做为主屏蔽体，第一铅屏蔽层21做内衬，即第二铅屏蔽层23的厚度大于第一铅屏蔽层21的厚度，以有效减少外界环境辐射对样品测试的干扰。
为了有效降低本底计数并节约成本，屏蔽盖2各屏蔽层优选以下厚度：第一铅屏蔽层21为1～2厘米、铝屏蔽层22为1～2厘米、第二铅屏蔽层23为5～10厘米。通过实验验证，选用以上厚度，可实现在低成本下有效降低本底计数。
为了满足不同的探测要求，可根据样本4的放射水平选择探测器3。通常采用碘化钠（铊）闪烁探测器，其闪烁体为无机闪烁体，是用铊激活的碘化钠晶体，最大可做到直径500毫米以上，具有很高的发光效率和对γ射线的探测效率。碘化钠(铊)塑料闪烁探测器是由碘化钠(铊)闪烁体和塑料闪烁体组成的探测器，用其进行反符合屏蔽后，不仅可以减少本底，还可减少康普顿散射，使得测试结果更加准确。大体积同轴型锗（锂）探测器和大体积同轴型高纯锗探测器为半导体探测器，其能量分辨率高于闪烁探测器，故在探测低水平放射的样品时，可选择大体积同轴型锗（锂）探测器或大体积同轴型高纯锗探测器。
在地下火区发展规律的监测中，由于需要多点重复大面积测量，监测网格密度大，因此需要多个样品同时进行测量。通常的测氡仪一次只能测试一个样品，并且基于放射性元素的特性，后面测量的样品可能还需要进行放射性校正，工作效率较低。为了满足多个样品同时进行测量，因此，优选多组探测组件进行测量。由于测试结果需要进行数据处理和谱线显示，采用过多探测组件，则增加后期处理数据工作，可导致测氡仪整体工作效率下降。采用过少探测组件，则测氡仪整体工作效率也不高，因此，通过实验验证，探测组件优选4～8组，以保证在多点重复大面积测量时，工作效率的提高。
由于多道分析器的分析结果需进行数据处理和谱线显示，因此采用数据处理器与多道分析器连接，比如采用仅具数据处理功能的设备，也可以采用计算机与多道分析器连接，由于计算机不仅具数据处理功能，同时可安装分析软件，分析软件具有数据通讯与传输、能量刻度、寻峰、设置重点区、显示能量分辨率、打印谱和重点区的数据等功能，并能对测氡数据进行处理，其中包括仪器校正、均滑处理、趋势面分析和成图等高级功能。而仅具数据处理功能的设备不能对测试结果的数据进行分析，为了提高测氡仪数据处理的效率以及测试结果分析智能化，因此优选数据处理器为计算机，以保证测试结果高效化、智能化。
本实用新型的实施例提供的测氡仪具体操作步骤如下：
（1）打开探测组件中样品架1上套设的屏蔽盖2，将待测样品4放于样品架1上，使得待测样品4与探测器3接触，关上屏蔽盖2，设定测试时间并开始测试；
（2）通过软件的多路切换功能，观察不同探测组件对待测样品的能谱采集情况；
（3）每个待测样品的能谱采集结束后，分别设置其对应的信号所需要的道址区间，寻找目标峰位和计数值，并保存谱图文件；
（4）全部待测样品测试完成后，提取所有样品，然后通过分析软件对测试结果进行分析。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种测氡仪，其特征在于，包括：
多组探测组件，所述探测组件包括用于放置待测样品的样品架，所述样品架上套设有屏蔽盖，所述样品架的一侧设有探测器，所述探测器可探测所述待测样品的能量辐射并发出脉冲信号；
多路混合器，所述多路混合器分别与多组探测组件的各探测器连接，所述多路混合器可将多个探测器发出的多路脉冲信号混合成一路复合信号；
多道分析器，所述多道分析器与所述多路混合器连接，所述多道分析器可将所述复合信号转化成与其幅度对应的数字信号，同时存储转换结果，并将存储的转换结果进行数据分析，得到辐射能量的分布情况；
数据处理器，所述数据处理器与所述多道分析器连接，所述数据处理器可对所述多道分析器的分析结果进行数据处理和谱线显示。
2.根据权利要求1所述的测氡仪，其特征在于，所述屏蔽盖为多层结构，所述多层结构包括至少一层铅屏蔽层和至少一层铝屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的测氡仪，其特征在于，所述屏蔽盖的多层结构从内层到外层依次为第一铅屏蔽层、铝屏蔽层、第二铅屏蔽层。
4.根据权利要求3所述的测氡仪，其特征在于，所述第二铅屏蔽层的厚度大于所述第一铅屏蔽层的厚度。
5.根据权利要求4所述的测氡仪，其特征在于，所述第一铅屏蔽层的厚度为1～2厘米，所述铝屏蔽层的厚度为1～2厘米，所述第二铅屏蔽层的厚度为5～10厘米。
6.根据权利要求1所述的测氡仪，其特征在于，所述探测器为碘化钠(铊)闪烁探测器、碘化钠(铊)塑料闪烁探测器、大体积同轴型锗（锂）探测器或大体积同轴型高纯锗探测器。
7.根据权利要求1所述的测氡仪，其特征在于，所述探测组件为4～8组。
8.根据权利要求1所述的测氡仪，其特征在于，所述数据处理器为计算机。
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