CN204142961U - α、β粒子联动探测装置 - Google Patents
α、β粒子联动探测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型具体涉及核辐射探测领域，提供了一种α、β粒子联动探测装置，包括α粒子探测仓、β粒子探测仓和真空气泵；β粒子探测仓为内置云母窗探测器的封闭壳体；α粒子探测仓为半球形密闭壳体，在仓内底面中心位置放置有施加负电压的SI-PIN探测器，在α粒子探测仓金属球面外壳上施加正电压，电压差为2000-4000V；α粒子探测仓在其底面开有第一空气流入口和第一空气流出口，β粒子探测仓在其底面开有第二空气流入口和第二空气流出口，第二空气流出口与第一空气流入口使用空气导管相连，第一空气流出口外接的空气导管连接真空气泵。本实用新型既能节省系统能耗，也提高对空气中α、β粒子的探测效率。
Description
技术领域
本实用新型属于核辐射探测领域，具体涉及一种α、β粒子联动探测装置。
背景技术
随着社会的发展，人们对辐射防护的意识也在的不断的加强，有关辐射粒子放射性监测的设备也在不断的发展完善，相关的环境参数监测设备也在不断的更新升级，辐射场的相关数据测量设备也将不断的发展成熟。
核辐射探测器是利用探测器内的物质与入射射线的相互作用而产生某种信息，如电、光脉冲、或材料结构的变化，从而实现对入射射线加以捕获的装置。核辐射探测器产生的信号经过相应的电子学电路放大后被记录、分析，可以确定射线的数目、位置、能量、动量、飞行时间、速度、质量等物理量。核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。
带电放射性粒子(α、β放射性粒子)由于其为带电粒子，且穿透能力相对较弱，容易与周围物质作用而湮灭，大气环境中含量极低。α、β放射性粒子虽然都是带电粒子，但是二者仍存在着较大的差异性，一般监测中两者的监测都是相互独立进行的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种α、β粒子联动探测装置。
为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种α、β粒子联动探测装置，包括α粒子探测仓、β粒子探测仓和真空气泵；β粒子探测仓为塑料材质的封闭壳体，内置云母窗探测器；α粒子探测仓为半球形密闭壳体，球面为金属材质，底面为塑料材质，在仓内底面中心位置放置有SI-PIN探测器，在SI-PIN探测器部分施加负电压，在α粒子探测仓球面外壳上施加正电压，电压差为2000-4000V；α粒子探 测仓在其底面开有第一空气流入口和第一空气流出口，β粒子探测仓在其底面开有第二空气流入口和第二空气流出口，第二空气流出口与第一空气流入口使用空气导管相连，第一空气流出口外接的空气导管连接真空气泵。
优选的：所述第二空气流入口外接空气导管，在空气导管口敷有空气过滤膜。
优选的：所述云母窗探测器，放置在β粒子探测仓内底部，位于第二空气流入口和第二空气流出口的连接线中点位置。
优选的：所述第一空气流入口和第一空气流出口，开口位置应分别位于SI-PIN探测器的两侧。
优选的：所述SI-PIN探测器，其偏置电压为60V，SI-PIN探测器输出电荷脉冲信号经由电荷灵敏放大器放大后，由整形电路整形输出。
优选的：所述云母窗探测器，使用加500V高压的云母窗盖革计数器；云母窗探测器输出信号经RC积分电路后，以指数形脉冲信号由隔离电容耦合输出，指数形脉冲信号再经后级整形电路处理后输出。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)由于第二空气流出口与第一空气流入口使用空气导管相连，实现α粒子探测仓和β粒子探测仓串联连接的联动探测。相比原有各自独立的探测仓设计来说，联动探测装置可以充分的利用流动的气体，共用同一个真空气泵，节省系统能耗，也增强了对空气中α、β粒子的探测效率。
而串联连接的方式可以保证空气流量，如果采用两者并联，则二者的空气流量将会降低，如果要取得相同的效果就需要增加真空气泵的流量，如此又会增加系统的成本。
同时在串联连接方式中，真空气泵抽取的空气必须首先经过β粒子探测仓进行β粒子的探测，后进入α粒子探测仓通过SI-PIN探测器进行α粒子的放射性探测，是因为α粒子探测仓内施加了高压电场，α粒 子在电场作用下将向球心运动，但是带负电荷的β粒子将在电场作用下向球面运动，导致β粒子会在α粒子探测仓内湮灭。
(2)第二空气流入口作为整个装置的进气口，外接管口敷有空气过滤膜的空气导管，以便除去空气中的如固体颗粒一类的空气杂质。
(3)α粒子探测仓是半球形密闭壳体设计，在仓内底面中心位置放置的SI-PIN探测器部分施加负电压，在α粒子探测仓球面金属外壳上施加正电压，电压差为2000-4000V。在此高压作用下，使得在α粒子探测仓内形成由球面指向球心的高压电场。带正电荷的α粒子在高压电场的驱动下，不断的向α粒子探测仓球心位置运动，从而进入SI-PIN探测器探测范围内。另外第一空气流入口和第一空气流出口位于SI-PIN探测器两侧，空气从SI-PIN探测器位置流动，SI-PIN探测器就能够更加高效的探测α粒子的放射性。
(4)云母窗探测器放置在第二空气流入口和第二空气流出口的连接线中点位置，可以使得云母窗探测器能在密封的β粒子探测仓内接触到足够多的空气，同时使得探测数据更为准确稳定。
(5)由于需要实现的是对环境空气中的α、β带电粒子的放射性强度监测，所以系统只需要统计α、β粒子放射性强度即可，即系统只需要统计粒子数量，而不需要探测粒子能量的强弱，所以云母窗探测器和SI-PIN探测器的输出信号最后是给到计数器即可。但是云母窗探测器和SI-PIN探测器的输出信号都很微弱，所以需要对输出信号进行处理，以便计数器能够接收到可靠信号。
附图说明
图1为本实用新型的装置结构示意图；
图2为本实用新型中云母窗探测器和SI-PIN探测器的后级信号处理电路。
具体实施方式
如图1到图2所示：
一种α、β粒子联动探测装置，包括α粒子探测仓2、β粒子探测仓1和真空气泵5；α粒子探测仓2在其底面开有第一空气流入口8和第一空气流出口9，β粒子探测仓1在其底面开有第二空气流入口11和第二空气流出口10，第二空气流出口10与第一空气流入口8使用空气导管3相连，第一空气流出口9外接的空气导管3连接真空气泵5。第二空气流入口11作为整个装置的进气口，外接管口上敷有空气过滤膜4的空气导管3，以便除去空气中的如固体颗粒一类的空气杂质。
β粒子探测仓1为塑料材质的六面体封闭壳体，仓内底部放置云母窗探测器6。云母窗探测器6位于第一空气流入口11和第一空气流出口10的连接线中点位置，可以使得云母窗探测器6能在β粒子探测仓1内接触到足够多的空气，同时使得探测数据更为准确稳定。
云母窗探测器6使用加500V高压的云母窗盖革计数器，云母窗探测器6输出信号经RC积分电路后，以指数形脉冲信号由隔离电容耦合输出，指数形脉冲信号再经后级整形电路处理后输出。
α粒子探测仓2为半球形密闭壳体，球面为金属材质，底面为塑料材质，在仓内底面中心位置放置有SI-PIN探测器7，且第一空气流入口8和第一空气流出口9的开口位置分别位于SI-PIN探测器7的两侧。
在SI-PIN探测器7部分施加负电压，在α粒子探测仓2球面外壳上施加正电压，电压差为3500V；SI-PIN探测器7的偏置电压为60V，SI-PIN探测器7的输出电荷脉冲信号经由电荷灵敏放大器放大后，由整形电路整形输出。
由于需要实现的是对环境空气中的α、β带电粒子的放射性强度监测，所以系统只需要统计α、β粒子放射性强度即可，即系统只需要统计粒子数量，而不需要探测粒子能量的强弱，所以SI-PIN探测器7和云母窗探测器6的输出信号最后是给到计数器即可。但是SI-PIN探测器7和云母窗探测器6的输出信号都很微弱，所以需要上述对SI-PIN探测器7和云母窗探测器6的输出信号进行处理，以便计数器能够接收 到可靠信号。
由于第二空气流出口10与第一空气流入口8使用空气导管3相连，实现α粒子探测仓2和β粒子探测仓1串联连接的联动探测。相比原有各自独立的探测仓设计来说，联动探测装置可以充分的利用流动的气体，共用同一个真空气泵5，节省系统能耗，也增强了对空气中α、β粒子的探测效率。而串联连接的方式可以保证空气流量，如果采用两者并联，则二者的空气流量将会降低，如果要取得相同的效果就需要增加真空气泵5的流量，如此又会增加系统的成本。同时在串联连接方式中，真空气泵5抽取的空气必须首先经过β粒子探测仓1，再进入α粒子探测仓2通过SI-PIN探测器7进行α粒子的放射性探测，是因为α粒子探测仓2内施加了高压电场，α粒子在电场作用下将向球心运动，但是带负电荷的β粒子将在电场作用下向球面运动，导致β粒子会在α粒子探测仓2内湮灭。
Claims (6)
1.一种α、β粒子联动探测装置，其特征在于：包括α粒子探测仓、β粒子探测仓和真空气泵；β粒子探测仓为塑料材质的封闭壳体，内置云母窗探测器；α粒子探测仓为半球形密闭壳体，球面为金属材质，底面为塑料材质，在仓内底面中心位置放置有SI-PIN探测器，在SI-PIN探测器部分施加负电压，在α粒子探测仓球面外壳上施加正电压，电压差为2000-4000V；α粒子探测仓在其底面开有第一空气流入口和第一空气流出口，β粒子探测仓在其底面开有第二空气流入口和第二空气流出口，第二空气流出口与第一空气流入口使用空气导管相连，第一空气流出口外接的空气导管连接真空气泵。
2.根据权利要求1所述的α、β粒子联动探测装置，其特征在于：所述第二空气流入口外接空气导管，在空气导管口敷有空气过滤膜。
3.根据权利要求1所述的α、β粒子联动探测装置，其特征在于：所述云母窗探测器，放置在β粒子探测仓内底部，位于第二空气流入口和第二空气流出口的连接线中点位置。
4.根据权利要求1所述的α、β粒子联动探测装置，其特征在于：所述第一空气流入口和第一空气流出口，开口位置应分别位于SI-PIN探测器的两侧。
5.根据权利要求1所述的α、β粒子联动探测装置，其特征在于：所述SI-PIN探测器，其偏置电压为60V，SI-PIN探测器输出电荷脉冲信号经由电荷灵敏放大器放大后，由整形电路整形输出。
6.根据权利要求1所述的α、β粒子联动探测装置，其特征在于：所述云母窗探测器，使用加500V高压的云母窗盖革计数器；云母窗探测器输出信号经RC积分电路后，以指数形脉冲信号由隔离电容耦合输出，指数形脉冲信号再经后级整形电路处理后输出。
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| CN105700003A (zh) * | 2015-05-21 | 2016-06-22 | 成都理工大学 | 一种半导体制冷的X射线硅pin探测器 |
| CN107219548A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-09-29 | 四川省核工业地质调查院 | 一种便携式反康普顿探测仪 |
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| CN105700003A (zh) * | 2015-05-21 | 2016-06-22 | 成都理工大学 | 一种半导体制冷的X射线硅pin探测器 |
| CN105700003B (zh) * | 2015-05-21 | 2019-12-13 | 成都理工大学 | 一种半导体制冷的X射线硅pin探测器 |
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