CN206348174U - 放射性气溶胶采样测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气溶胶测量领域，具体涉及一种放射性气溶胶采样测量仪。本实用新型的测量仪集成了采样装置、制样装置、测量装置和控制单元，采样装置包括滤膜、滤膜存储装置、抽气泵、气溶胶收集器和气室，控制装置自动控制样品采样、制样和测量，样品测量装置对采样样本进行测量，实现辐射环境中快速连续全自动采集气溶胶样品，自动制样，自动测量γ剂量率，自动数据采集、分析、存储、处理与传输至用户指定的数据库；探测天然核素、医用核素、工业核素、人工核素等，解决了现有技术存在结构复杂，体积重量过大，便携性差的问题。本测量仪智能化程度高，结构简单，操作方便，轻量化，便于野外使用。

Description

放射性气溶胶采样测量仪

技术领域

本实用新型涉及气溶胶测量领域，具体涉及一种放射性气溶胶采样测量仪。

背景技术

辐射环境监测是环境监测的重要组成部分，也是辐射环境管理的基础。辐射环境监测的目的是为了估算和控制公众及工作人员所受辐射计量提供基础数据。辐射环境监测在放射源的安全使用、寻找丢失的放射源、确定放射源破损污染的程度和范围，具有不可替代的作用。

常用的辐射监测仪器主要有探测器和二次电子仪器所组成，主要有γ辐射监测仪；α、β表面污染监测仪；中子监测仪；热释剂量计和测量仪，其中常见的γ辐射监测仪又分为电离室类监测仪、闪烁剂量仪表、G-M计数管监测仪和便携式γ谱仪。闪烁剂量仪表测量辐射环境时，需要将监测源进行富集，再使用专用的滤膜装置将这些污染源收集，通过闪烁体探测器对收集的样品进行测量，以此来判断该环境下是否存在辐射超标的情况。

专利号为“201510271129.0”的名为“放射性气溶胶全自动监测仪器”提供了一种对辐射环境下对气溶胶的采样测量设备，该设备通过真空抽气设备将辐射环境下的气体抽吸到采样器内，经过滤膜过滤后得到样本，然后使用封装膜对滤膜进行封装，再利用设备中的探测器进行测量，可以迅速得到样本的测量数据，整个过程完全自动化控制，操作简单。但是由于该设备中布置的采样结构有两套，需要两张滤膜协同作用，两张滤膜在一定程度上能够增加采样气体与滤膜接触的面积，但是两张滤膜协同作用需要较为精确的控制流程，另外由于使用两张滤膜，进入到采样结构中的气体被分割成两部分分别进入到滤膜上，实际进行时很难保证两张滤膜采样的均匀性。两套滤膜采样，需要两套控制滤膜的转动、张紧、抽吸结构，两套结构极大程度地增加了设备的重量和体积，这对于需要在野外工作的采样测量设备来说，是极为不方便的。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种放射性气溶胶采样测量仪。

本实用新型的技术方案为：放射性气溶胶采样测量仪，包括基座和支架；所述的支架固定在基座的上端面，包括一块沿竖直方向布置的支撑板，其特征在于：所述的支撑板上设置有：

采样装置，所述的采样装置包括设置于支撑板上的采样气室和气溶胶收集器；所述的采样气室与气溶胶收集器在竖直方向上间隔布置，气溶胶收集器下端与固定在基座上的抽气泵连通，其上端与采样气室连通；所述的采样气室的上端设置有进气管；

探测器，所述的探测器固定在基座的上端面；

制样单元，所述的制样单元包括滤膜和设置于支撑板上的样品封装膜装置；所述的滤膜一端连接于固定在支撑板上的滤膜转筒上，另一端沿水平方向穿过采样气室和气溶胶收集器之间的间隙与探测器连接，滤膜位于气溶胶收集器与探测器之间的行进路线上设置有样品封装膜装置；

样品回收装置，固定在支撑板上、与滤膜转筒分置于采样气室的两侧，用于存储已被探测器检测过的样品；所述的样品封装膜装置固定在位于样品回收装置与采样气室之间的支撑板上。

进一步的所述的采样气室包括可垂直上下移动地连接于支撑板上的气室；所述的气室为上下两端开口的、上小下大的喇叭形空腔结构，其上端与进气管连通，下端可沿竖直方向运动至与气溶胶收集器上端贴合；所述的气溶胶收集器为固定在支撑板上的、上下两端开口的、上大下小的喇叭形空腔结构，气溶胶收集器与气室同轴布置其下端在两者贴合在一起时与气室连通。

进一步的所述的气室的下端外侧设置有一圈向外侧凸起的上围板；所述的上围板在靠近支撑板的一侧设置有一块竖板；所述的支撑板上安装有沿竖直方向布置的导向槽，竖板面向支撑板的一侧设置有与导向槽对应的竖直导轨；所述的导轨卡合在导向槽内与导向槽滑动连接。

进一步的所述的上围板还包括设置于其下端面沿竖直方向向下延伸的环状凸台，气溶胶收集器的上端外侧设置有一圈向外凸起的与上围板对应的下围板，下围板的上端面开设有用于对滤膜起导向限位作用的凹槽；所述的凸台在气室贴合在气溶胶收集器上时卡合进入到凹槽内将滤膜夹持于上、下围板之间。

进一步的所述的样品封装膜装置包括设置于支撑板上位于样品回收装置与气室之间的封装膜转筒和第一导向杆，封装膜缠绕在第一导向杆上，一端连接封装膜转筒，另一端通过静电作用粘贴在滤膜的上端面上形成未经过检测的样品。

进一步的所述的支撑板在位于第一导向杆和探测器之间的滤膜行进路线上设置有第二导向杆和第三导向杆；所述的第二导向杆的圆周方向的最下端与第三导向杆的圆周方向的最上端处于同一水平面，滤膜与封装膜沿水平方向布置于第二导向杆和第三导向杆之间通过导向杆的滚动挤压作用粘附在一起形成未经过检测的样品。

进一步的所述的支撑板上设置有用于监测滤膜张紧度的张力传感器，包括位于滤膜转筒与气室之间的第一张力传感器、位于封装膜转筒与气室之间的第二张力传感器和位于探测器与样品回收装置之间的第三张力传感器。

进一步的所述的支撑板在第三导向杆与探测器之间的滤膜行进路线上依次设置有计米器、打码器和第四导向杆。

进一步的所述的样品回收装置包括设置于支撑板上的回收转筒和第五导向杆；所述的已被测量装置检测过的样品缠绕在第五导向杆上，端部固定在回收转筒上。

本实用新型具有的优点有：1、本测量仪通过单张滤膜沿水平方向穿过采样气室和气溶胶收集器之间的间隙，使滤膜与采样气流垂直，增大了气流阻力，提高了采样的准确性；

2、本测量仪通过设置一套滤膜结构，精简了测量仪的内部结构，极大程度地降低了测量仪的重量和体积，提高了测量仪的便携性，有利于测量仪在野外的方便应用；

3、本测量仪使用单套滤膜结构，无需考虑多套滤膜结构的协同作用，避免了在测量仪内部设置大量的张紧协同运行装置，进一步降低了测量仪内部结构的复杂程度，便于测量仪的轻量化和便携化；

4、本测量仪中使用的采样气室可以上下移动，采样气室向下移动可以与气溶胶收集器密封连接避免漏气透风，采样气室向上移动时，滤膜可以很方便的移动，这样的设置能够保证本装置能够连续采样，数据采集效果更好；

5、本测量仪中滤膜的行进路线上进行了多次转折，通过在测量仪中设置多根导向杆，使滤膜的运行舒畅、流利，不会出现卡顿和被拉断的现象；

6、本测量仪设置有滤膜封装膜装置，通过封装膜装置对采样的滤膜进行封装，避免了对已经采样的滤膜的二次污染，确保了采样数据的准确性；

7、本测量仪通过将探测器与数据采集器连通，实现测量数据的及时采集处理，有利于监测数据的存储，方便工作人员及时调阅数据，还可以通过通讯模块将数据采集器采集的数据上传到数据中心，达到完全无人操控的全自动化运行；

8、本测量仪设置多个张力传感器，通过张力传感器检测滤膜的张紧程度，通过控制装置调整滤膜的张紧程度，保证滤膜在采样、检测的过程中能够顺畅的运转，避免出现过度张紧导致的滤膜断裂或是滤膜放松出现的测量误差的现象发生；

9、本测量仪集成度高，具有自动采样，自动制样，自动测量γ剂量率，自动数据采集、分析、存储、处理与加密传输至用户指定的数据库等功能，还可用于探测天然核素、医用核素、工业核素、人工核素等，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本测量仪的轴视图；

图2：本测量仪主视图；

图3：本测量仪采样气室的结构示意图；

图4：本测量仪的气室与气溶胶收集器的结构示意图；

其中：1—基座；2—支架；3—支撑板；4—抽气泵；5—气室；6—气溶胶收集器；7—进气管；8—探测器；9—滤膜；10—滤膜转筒；11—上围板；12—下围板；13—竖板；14—导向槽；15—导轨；16—凸台；17—凹槽；18—封装膜转筒；19—第一导向杆；20—封装膜；21—第二导向杆；22—第三导向杆；23—第一张力传感器；24—第二张力传感器；25—第三张力传感器；26—计米器；27—打码器；28—第四导向杆；29—回收转筒；30—第五导向杆；31—电源；32—温度控制装置；33—控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～4，放射性气溶胶采样测量仪，包括基座1和支架2。其中，基座1是整个放射性气溶胶采样测量仪的壳体，所有零部件和元器件都安装在该壳体上，是本仪器的各种设备统筹协调可靠。

基座1上端设置支架2，支架2包括一块沿竖直方向布置的支撑板3，本实施例的测量仪中多个装置都需要转动才能驱动滤膜和封装膜运转，支撑板3用于安装这些用于运转的设备和装置。

本测量仪包括采样装置、探测器8、样品制样单元、数据采集与传输系统、电源部分32等5大系统。

如图1～2所示，采样装置包括设置于基座1上的一台抽气泵4，抽气泵4的下端设置有出气口，抽气泵4上连接有气溶胶收集器6，气溶胶收集器6的上方设置有与之对应的一采样气室，气溶胶收集器6固定在支撑板3上，采样气室可上下移动地连接与支撑板3上，气溶胶收集器6与采样气室在竖直方向相对间隔布置。

如图1、2和4所示，本实施例的采样气室包括气室5，气室5为上小下大的喇叭形空腔结构，气室5的上下两端开口，其上端设置有进气管7，进气管7与外界大气连通，采样气体通过进气管7进入到气室5内。气室5可沿竖直方向上下移动，当气室5移动到与气溶胶收集器6贴合时两者呈连通状态，位于气室5中的气体进入到气溶胶收集器6中。

气室5通过设置于气室5与支撑板3之间的导向装置实现竖直方向上的移动。如图3～4所示，气室5的下端外侧设置有一圈向外侧凸起的上围板11，上围板11在靠近支撑板3的一侧设置有一块竖板13，支撑板3上安装有沿竖直方向布置的导向槽14，竖板13面向支撑板3的一侧设置有与导向槽14对应的竖直导轨15，导轨15卡合在导向槽14内与导向槽14滑动连接。通过驱动装置驱动气室5沿导向槽14上下移动。

本实施例的气溶胶收集器6为与气室5对应的喇叭形空腔结构，气溶胶收集器6为固定在支撑板3上的、上下两端开口的、上大下小的喇叭形空腔结构，气溶胶收集器6与气室5同轴布置其下端在两者贴合在一起时与气室5连通。即气溶胶收集器6的大头端与气室5的大头端两两相对间隔布置，中间留有沿水平方向的间隙，滤膜9穿过该间隙收集气体中的样本。为了保证滤膜9的采样精确性，本实施例的气室5与气溶胶收集器6同轴布置，穿过气室5与气溶胶收集器6之间的滤膜9垂直于气室5与气溶胶收集器6轴线，这样的布置结构能够在最小面积的情况下产生最大的样本拦截效果，一是提高了样本收集的精确性，二是节约了滤膜。

如图3所示，上围板11还包括设置于其下端面沿竖直方向向下延伸的环状凸台16，气溶胶收集器6的上端外侧设置有一圈向外凸起的与上围板11对应的下围板12，下围板12的上端面开设有用于对滤膜9起导向限位作用的凹槽17，凸台16在气室5贴合在气溶胶收集器6上时卡合进入到凹槽17内将滤膜9夹持于上、下围板之间。通过凸台16与凹槽17的卡合夹持住滤膜9，能够有效限制滤膜9在采样时的晃动，提高了采样的准确性。

本实施例的样品制样单元包括滤膜9和设置于支撑板3上的样品封装膜装置，滤膜9一端连接于固定在支撑板3上的滤膜转筒10上，另一端沿水平方向穿过采样气室和气溶胶收集器6之间的间隙与探测器8连接，滤膜9位于气溶胶收集器6与探测器8之间的行进路线上设置有样品封装膜装置。

样品封装膜装置主要是对采样后的滤膜9进行封装，避免滤膜9二次采样影响采样的准确性，样品封装膜装置包括设置于支撑板3上位于样品回收装置与气室5之间的封装膜转筒18和第一导向杆19，封装膜20缠绕在第一导向杆19上，一端连接封装膜转筒18，另一端通过静电作用粘贴在滤膜9的上端面上形成未经过检测的样品。

为了增加封装膜20与滤膜9的贴合紧密性，本实施例在支撑板3上设置有第二导向杆21和第三导向杆22，支撑板3在位于第一导向杆19和探测器8之间的滤膜行进路线上设置有第二导向杆21和第三导向杆22，第二导向杆21的圆周方向的最下端与第三导向杆22的圆周方向的最上端处于同一水平面，滤膜9与封装膜20沿水平方向布置于第二导向杆21和第三导向杆22之间通过导向杆的滚动挤压作用粘附在一起形成未经过检测的样品。

另外，本实施例的滤膜9运行主要是通过最末端的样品回收装置提供输送动力，为了保证滤膜9行进过程中布置于被拉断，本实施例在滤膜9的行进路线上设置有多个张力传感器，通过张力传感器将滤膜9运转张力程度传送到控制装置，控制装置根据这些数据判断滤膜9的运行转台，然后通过调节样品回收装置控制滤膜9和封装膜20的张紧程度，从而平稳安全的调节滤膜9的运转。如图2所示，包括位于滤膜转筒10与气室5之间的第一张力传感器23、位于封装膜转筒18与气室5之间的第二张力传感器24和位于探测器8与样品回收装置之间的第三张力传感器25。张力传感器均与控制装置数据连接。

如图1、2和4所示，支撑板3在第三导向杆25与探测器8之间的滤膜9行进路线上依次设置有计米器26、打码器27和第四导向杆28。其中计米器26用于测量滤膜9的使用长度，打码器27在已经封装完成的样品上打码记录样品时间及样品编码标记，以便于后续测量时确定采样时间和测量结果。

本实施例的样品回收装置包括设置于支撑板3上的回收转筒29和第五导向杆30，已被测量装置检测过的样品缠绕在第五导向杆30上，端部固定在回收转筒29上，回收转筒29与滤膜转筒10分置于气室5的两侧，这样的布置方式节约了测量仪的内部空间，使整个布置方式更加紧凑。

本实施例还在测量仪内安装有温度控制装置32，通过温度控制装置32始终保持测量仪内部空间环境温度在适宜的范围之内，提高了测量的准确性。温度控制装置32与测量仪内的控制单元33连接，本实施例的张力传感器、抽气泵4、回收转筒29都与控制单元33电连接。

控制单元33上包括数据采集及传输系统。数据采集及传输系统采集测量装置8的监测数据，具有数据采集、数据计算、数据存储、数据分析、数据管理。

数据采集及传输系统上还连接有工业电脑，构成放射性气溶胶采样测量仪的大脑，如果需要独立上传数据可通过数据采集及传输系统完成，如果需要本地分析处理后分类上传数据可通过工业电脑完成，同时工业电脑可实施放射性气溶胶采样测量仪的操作编辑职能，远程操控、监测、故障报警等。

通讯模块将数据采集及传输系统采集处理的数据上传到用户指定的数据中心，包括有线模块和无线模块。

电源部分31为整个监测站提供电力能源，电源部分31固定在基座1上，与抽气泵4、回收转筒29、探测器8、控制单元33等电连接。

放射性气溶胶采样测量仪的工作过程如下：

气溶胶滤膜的安装，先打开滤膜转筒10的盖子，将气溶胶滤膜9装于滤膜转筒10中，关闭滤膜转筒10的盖子。再操控控制单元33，向上提升气室5，打开探测器8中铅室的盖子，打开回收转筒29的盖子，再将滤膜9装于气溶胶收集器6中，操控控制单元33，使驱动装置向下推动气室5，使气室5停留在距离滤膜9的3毫米高的位置。

将样品封装膜20从封装膜转筒18中引出，覆在滤膜9上，这时滤膜9和样品封装膜20合成为测量样品，再牵引测量样品至探测器8的铅室中进行测量，最后将测量样品装于样品回收装置中。

手动操控样品回收装置，使测量样品收紧，关闭铅室、样品回收装置的盖子，滤膜9安装完毕。这时再操控放射性气溶胶采样测量仪的控制单元33，控制单元33发出采样指令，气室5在驱动装置推动下向下动作，压紧滤膜9和测量样品，并自动接通抽气泵4的电源，开始第一次过程采样。

当第一次过程采样完毕后，控制单元33发出样品制样指令，样品制样与样品回收单元在自动控制程序的控制下，气室5在驱动装置的推动下向上动作，同时样品回收装置启动，将测量样品送入探测器8中，第一次制样过程完毕。

同时控制单元33发出样品测量指令，探测器8在控制单元33的控制下，探测器8开始进行第一次测量过程，当第一次过程样品测量完毕后，控制单元33发出样品回收指令，样品制样与样品回收单元在自动控制程序的控制下开始运行，样品回收装置将测量样品送入样品回收装置中，控制单元33发出第一次过程采样中的自动采样、自动制样、自动测量完毕的指令，放射性气溶胶采样测量仪第一次过程控制完毕。

放射性气溶胶采样测量仪的控制单元33同时发出第二次自动过程采样、自动制样、自动测量的指令，放射性气溶胶采样测量仪将重复第一次过程自动采样、自动制样、自动测量的过程控制，即放射性气溶胶采样测量仪就这样周而复始的工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.放射性气溶胶采样测量仪，包括基座(1)和支架(2)；所述的支架(2)固定在基座(1)的上端面，包括一块沿竖直方向布置的支撑板(3)，其特征在于：所述的支撑板(3)上设置有：

采样装置，所述的采样装置包括设置于支撑板(3)上的采样气室和气溶胶收集器(6)；所述的采样气室与气溶胶收集器(6)在竖直方向上间隔布置，气溶胶收集器(6)下端与固定在基座(1)上的抽气泵(4)连通，其上端与采样气室连通；所述的采样气室的上端设置有进气管(7)；

探测器(8)，所述的探测器(8)固定在基座(1)的上端面；

制样单元，所述的制样单元包括滤膜(9)和设置于支撑板(3)上的样品封装膜装置；所述的滤膜(9)一端连接于固定在支撑板(3)上的滤膜转筒(10)上，另一端沿水平方向穿过采样气室和气溶胶收集器(6)之间的间隙与探测器(8)连接，滤膜(9)位于气溶胶收集器(6)与探测器(8)之间的行进路线上设置有样品封装膜装置；

样品回收装置，所述的样品回收装置固定在支撑板(3)上、与滤膜转筒(10)分置于采样气室的两侧，用于存储已被探测器(8)检测过的样品；所述的样品封装膜装置固定在位于样品回收装置与采样气室之间的支撑板(3)上。

2.如权利要求1所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的采样气室包括可垂直上下移动地连接于支撑板(3)上的气室(5)；所述的气室(5)为上下两端开口的、上小下大的喇叭形空腔结构，其上端与进气管(7)连通，下端可沿竖直方向运动至与气溶胶收集器(6)上端贴合；所述的气溶胶收集器(6)为固定在支撑板(3)上的、上下两端开口的、上大下小的喇叭形空腔结构，气溶胶收集器(6)与气室(5)同轴布置其下端在两者贴合在一起时与气室(5)连通。

3.如权利要求2所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的气室(5)的下端外侧设置有一圈向外侧凸起的上围板(11)；所述的上围板(11)在靠近支撑板(3)的一侧设置有一块竖板(13)；所述的支撑板(3)上安装有沿竖直方向布置的导向槽(14)，竖板(13)面向支撑板(3)的一侧设置有与导向槽(14)对应的竖直导轨(15)；所述的导轨(15)卡合在导向槽(14)内与导向槽(14)滑动连接。

4.如权利要求3所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的上围板(11)还包括设置于其下端面沿竖直方向向下延伸的环状凸台(16)，气溶胶收集器(6)的上端外侧设置有一圈向外凸起的与上围板(11)对应的下围板(12)，下围板(12)的上端面开设有用于对滤膜(9)起导向限位作用的凹槽(17)；所述的凸台(16)在气室(5)贴合在气溶胶收集器(6)上时卡合进入到凹槽(17)内将滤膜(9)夹持于上、下围板之间。

5.如权利要求1所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的样品封装膜装置包括设置于支撑板(3)上位于样品回收装置与气室(5)之间的封装膜转筒(18)和第一导向杆(19)，封装膜(20)缠绕在第一导向杆(19)上，一端连接封装膜转筒(18)，另一端通过静电作用粘贴在滤膜(9)的上端面上形成未经过检测的样品。

6.如权利要求5所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的支撑板(3)在位于第一导向杆(19)和探测器(8)之间的滤膜行进路线上设置有第二导向杆(21)和第三导向杆(22)；所述的第二导向杆(21)的圆周方向的最下端与第三导向杆(22)的圆周方向的最上端处于同一水平面，滤膜(9)与封装膜(20)沿水平方向布置于第二导向杆(21)和第三导向杆(22)之间通过导向杆的滚动挤压作用粘附在一起形成未经过检测的样品。

7.如权利要求6所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的支撑板(3)上设置有用于监测滤膜(9)张紧度的张力传感器，包括位于滤膜转筒(10)与气室(5)之间的第一张力传感器(23)、位于封装膜转筒(18)与气室(5)之间的第二张力传感器(24)和位于探测器(8)与样品回收装置之间的第三张力传感器(25)。

8.如权利要求6所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的支撑板(3)在第三导向杆(22)与探测器(8)之间的滤膜(9)行进路线上依次设置有计米器(26)、打码器(27)和第四导向杆(28)。

9.如权利要求1所述的放射性气溶胶采样测量仪，其特征在于：所述的样品回收装置包括设置于支撑板(3)上的回收转筒(29)和第五导向杆(30)；所述的已被探测器检测过的样品缠绕在第五导向杆(30)上，端部固定在回收转筒(29)上。