CN207336407U - 一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，包括壳体以及设置在所述壳体内上部的铅室、位于铅室下部的电源模块和位于铅室前侧的控制板，铅室内设置有样品托盘滑动的导轨，导轨中部上侧设置有用于探测所述擦拭样品放射性污染状态的探测器，导轨中部下侧设置有屏蔽盒，屏蔽盒内设置有支撑架和对探测器输出信号进行预放大的电荷灵敏前置放大器，控制板上集成有主控模块和与主控模块信号输入端连接的信号处理模块。本实用新型结构简单，使用寿命长，响应效果好，能够对测量目标进行全方位的监测，通过及时分析仪器保存的测量数据，来发现事故隐患，避免控制区与非控制区的交叉感染，防止污染扩散，提高了测量的精度和范围。
Description
技术领域
本实用新型属于核与辐射测控仪器领域，具体涉及一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置。
背景技术
随着核工业的发展，中国核电已经进入新一轮投资建设高峰期，核电站设备国产化需求不断加大，辐射监测是保护从业人员及其公众免受额外的电离辐射照射的基础，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以及公众和工作人员所受辐射剂量的估算方面等，具有不可替代的作用。随着核电机组的增多，表面污染监测工作的不断加强，对核仪表的需求逐渐加大，α、β放射性表面污染测量仪器作为一种辐射剂量监测类仪器有着广泛的应用。另外，目前国产仪器装置中没有针对测量目标的棱角边缘、狭小缝隙处等特殊位置的α、β放射性表面污染的测量，国产仪表中基于正比计数器的α、β放射性污染表面监测仪大多为流气正比计数器，使用时需要不断的补充工作气体，这就要求在工艺设计时配备气瓶等气路实施，限制了流体式正比计数器在α、β放射性污染表面监测的范围，在现场使用方面受到了很大的限制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其结构简单，使用寿命长，能量响应好，能够对测量目标进行全方位的监测，通过及时分析仪器保存的测量数据，来发现事故隐患，避免控制区与非控制区的交叉感染，防止污染扩散，提高了测量的精度和范围。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：包括壳体以及设置在所述壳体内上部的铅室、位于铅室下部的电源模块和位于铅室前侧的控制板，铅室内设置有供所述擦拭样品盛放的样品托盘滑动的导轨，所述壳体的侧面开设有与导轨连通的样品托盘出入窗，所述导轨中部上侧设置有用于探测所述擦拭样品放射性污染状态的探测器，所述导轨中部下侧设置有屏蔽盒，屏蔽盒内设置有支撑架和安装在所述支撑架上用于对探测器输出信号进行预放大的电荷灵敏前置放大器，所述控制板上集成有主控模块和与主控模块信号输入端连接的信号处理模块，所述电荷灵敏前置放大器的信号输出端与信号处理模块的输入端连接，所述电源模块通过偏置电压电路为电荷灵敏前置放大器供电，所述探测器的信号输出端与电荷灵敏前置放大器的信号输入端相接。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述探测器为闭气式正比计数器LND4313。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述壳体内位于电源模块的前侧设置有与主控模块连接用于打印数据的微型打印机，所述壳体上设置有按键开关和液晶触摸屏，按键开关和液晶触摸屏均与主控模块连接。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电荷灵敏前置放大器通过固定桩固定连接在所述支撑架上。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述壳体上设置通信接口，所述主控模块通过所述通信接口与PC机进行双向数据通信。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电源模块包括电源稳压器AM1117-3.3，所述电源稳压器AM1117-3.3的VIN引脚分两路，一路经电阻R17接+5V电源电压，另一路经并联的电容C30和电容C33接地，所述电源稳压器AM1117-3.3的VOUT引脚分两路，一路经并联的电容C31和电容C32接地，另一路为直流电源+3.3V输出端，所述电源稳压器AM1117-3.3的GND引脚接地。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电荷灵敏前置放大器由第一级放大电路和第二级放大电路串联组成，所述第一级放大电路包括结型场效应管3DJ8H和放大器LF357BN，所述结型场效应管3DJ8H的漏极分两路，一路经电阻R3和电阻R2与+12V电源端相接，另一路与放大器LF357BN的同相输入端连接；所述结型场效应管3DJ8H的栅极经电容C8、电阻R8和电容C7后与闭气式正比计数器LND4313的信号输出端相接；所述结型场效应管3DJ8H的源极分两路，一路经电阻R11后接-12V电源输出端，另一路经并联的电容C14和电容C15后接地；所述放大器LF357BN的反相输入端经电阻R14接地，所述放大器LF357BN的输出端分两路，一路经并联的电阻R9和电容C12后与所述放大器LF357BN的反相输入端相连接，另一路连接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端分两路，一路为所述第一级放大电路的信号输出端，另一路经并联的电阻R18和电容C18与所述结型场效应管3DJ8H的栅极连接；所述放大器LF357BN的同相输入端与所述结型场效应管3DJ8H的漏极相接；
所述第二级放大电路包括放大器LM318N，所述放大器LM318N的反相输入端经电阻R10、电容C11、电阻R5和电容C6与所述第一级放大电路的信号输出端相接，所述放大器LM318N的同相输入端分两路，一路经电阻R15接滑动电阻R19的滑动端，另一路经电阻R16接地；滑动电阻R19的一个固定端连接+12V电源端，滑动电阻R19的另一个固定端连接-12V电源端，所述放大器LM318N的输出端分两路，一路经并联的电阻R7和电容C9接所述放大器LM318N的反相输入端，另一路经电容C13与接口P3相接。
上述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于:所述主控模块为芯片LPC1768。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、设计合理，极大程度上提高了辐射测控的效率，安装省工省时，可靠性强。
2.本实用新型通过电荷灵敏前置放大器的设置，可对从探测器输出的微小信号进行预放大，提高信噪比，减少外界信号的干扰，输出增益稳定，噪声低，稳定性好。
3.本实用新型采用擦拭取样的设置，确保取样时，能够针对测量目标的棱角边缘、狭小缝隙处等特殊位置进行测量，克服了常规仪器测量不便的缺点，确保测量支路的流量不受影响，提高了系统和机组的可用性。
4.本实用新型通过设置铅屏蔽的结构，利用铅元素自身稳定，不会产生射线和辐射的特点来屏蔽环境中天然放射性对样品的核素分析的干扰，准确的测量本地辐射水平，更好的评估放射性污染的效果。
综上所述，本实用新型结构简单，性能稳定，使用寿命长，能量响应好，能够对测量目标进行全方位的监测，通过及时分析仪器保存的测量数据，来发现事故隐患，避免控制区与非控制区的交叉感染，防止污染扩散，提高了测量的精度和范围。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的剖视图。
图3为本实用新型的电路原理框图。
图4为本实用新型电源模块的电路原理图。
图5为本实用新型的电荷灵敏前置放大器电路中第一级放大电路的原理图。
图6为本实用新型的电荷灵敏前置放大器电路中第二级放大电路的原理图。
附图标记说明:
1—主控模块； 2—信号处理模块； 3—电荷灵敏前置放大器；
4—探测器； 5—电源模块； 6—控制板；
7—微型打印机； 8—PC机； 9—样品托盘；
11—屏蔽盒； 12—液晶触摸屏； 13—铅室；
14—固定桩； 15—导轨； 16—按键开关；
17—样品托盘出入窗。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型包括壳体以及设置在所述壳体内上部的铅室13、位于铅室13下部的电源模块5和位于铅室13前侧的控制板6，铅室13内设置有供所述擦拭样品盛放的样品托盘9滑动的导轨15，所述壳体的侧面开设有与导轨15连通的样品托盘出入窗17，所述导轨15中部上侧设置有用于探测所述擦拭样品放射性污染状态的探测器4，所述导轨15中部下侧设置有屏蔽盒11，所述屏蔽盒11内设置有支撑架和安装在所述支撑架上用于对探测器4输出信号进行预放大的电荷灵敏前置放大器3，所述控制板6上集成有主控模块1和与主控模块1信号输入端连接的信号处理模块2，所述电荷灵敏前置放大器3的信号输出端与信号处理模块2的信号输入端连接，电源模块5通过偏置电压为电荷灵敏前置放大器3供电，所述探测器4的信号输出端与电荷灵敏前置放大器3的信号输入端相接。
需要说明的是，根据铅元素密度大、是原子量最大的非放射性元素的特点，来屏蔽环境中天然放射性对核素元素分析的干扰，从而提高了测量的准确性，探测器4的设置是用于探测擦拭样品α、β放射性表面污染状态并将放射性物质信号转化为对应的电脉冲信号，从而供后续的电路对上述信号进行分析处理，采用样品托盘出入窗17的设置能够当需要进行样品测量时，将擦拭样品放入样品托盘上，可以直接推进去与探测器4进行很好的接触测量，方便用户使用操作，节省了装置的使用空间，通过出入窗的设计可以直观方便的对样品进行测量，测量精确度大大提高，设置偏置电压的目的有两个，一是能够给电荷灵敏前置放大器3提供约1800V的电压使其正常工作，一是为电源和其他器件供电。
本实施例中，所述探测器4为闭气式正比计数器LND4313。
需要说明的是，实际使用中，所述正比计数器LND4313的第1引脚经并联的电阻R1和电容C1接HVCC端，所述正比计数器LND4313的第2引脚分两路，一路经电阻R13和电容C17接地，另一路经电容C7、电阻R8和电容C8连接所述结型场效应管3DJ8H的栅极。闭气式正比计数器的设置是为了探测低能或低比电离的粒子，将工作气体密闭在灵敏区内，在工作时不再需要厂房工艺气路为其提供工作气体，将不可直接测量的辐射信息转化为可以直接测量的电脉冲信号，避免了由于气体质量的不一致和流量变化对测量结果造成影响，相对流气式正比计数器，保证了测量结果具有更好的稳定性，降低了噪声的影响，减少了所需的装备，提高了测量的精度和范围，探测效率高，具有更大的应用空间。
本实施例中，所述壳体内位于电源模块5的前侧设置有与主控模块1连接用于获取数据的微型打印机7，所述壳体上设置有按键开关16和液晶触摸屏12，按键开关16和液晶触摸屏12均与主控模块1连接。
本实施例中，电荷灵敏前置放大器3通过固定桩14固定连接在所述支撑架上。
需要说明的是，电荷灵敏前置放大器3的设置是对探测器4输出的微弱信号进行预放大，从而形成方便处理的电脉冲信号，提高了信噪比，减少了外界的干扰，通过相关检测数据与微型打印机7连接的设置，实现了探测过程的自动化和测量数据的联网，并能够通过液晶触摸屏12对测量结果进行实时显示，保证测量结果能正常输出，以便于查看或了解测量结果，从而就地处理显示测量数据，使得整个系统设计更为合理便捷。
本实施例中，所述壳体上设置通信接口，所述主控模块1通过所述通信接口与PC机8进行双向数据通信。
如图4所示，本实施例中，所述电源模块5包括电源稳压器AM1117-3.3，所述电源稳压器AM1117-3.3的VIN引脚分两路，一路经电阻R17接+5V电源电压，另一路经并联的电容C30和电容C33接地，所述电源稳压器AM1117-3.3的VOUT引脚分两路，一路经并联的电容C31和电容C32接地，另一路为直流电源+3.3V输出端，所述电源稳压器AM1117-3.3的GND引脚接地。
如图5和图6所示，本实施例中，所述电荷灵敏前置放大器3由第一级放大电路和第二级放大电路通过Port1口串联组成，所述第一级放大电路包括结型场效应管3DJ8H和放大器LF357BN，所述结型场效应管3DJ8H的漏极分两路，一路经电阻R3和电阻R2与+12V电源端相接，另一路与放大器LF357BN的同相输入端连接；所述结型场效应管3DJ8H的栅极经电容C8、电阻R8和电容C7后与闭气式正比计数器LND4313的信号输出端相接；所述结型场效应管3DJ8H的源极分两路，一路经电阻R11后接-12V电源输出端，另一路经并联的电容C14和电容C15后接地；所述放大器LF357BN的反相输入端经电阻R14接地，所述放大器LF357BN的输出端分两路，一路经并联的电阻R9和电容C12后与所述放大器LF357BN的反相输入端相连接，另一路连接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端分两路，一路为所述第一级放大电路的信号输出端，另一路经并联的电阻R18和电容C18与所述结型场效应管3DJ8H的栅极连接；所述放大器LF357BN的同相输入端与所述结型场效应管3DJ8H的漏极相接；
所述第二级放大电路包括放大器LM318N，所述放大器LM318N的反相输入端经电阻R10、电容C11、电阻R5和电容C6与所述第一级放大电路的信号输出端相接，所述放大器LM318N的同相输入端分两路，一路经电阻R15接滑动电阻R19的滑动端，另一路经电阻R16接地；滑动电阻R19的一个固定端连接+12V电源端，滑动电阻R19的另一个固定端连接-12V电源端，所述放大器LM318N的输出端分两路，一路经并联的电阻R7和电容C9接所述放大器LM318N的反相输入端，另一路经电容C13与接口P3相接。
需要说明的是，在实际使用过程中，常温情况下，结型场效应管3DJ8H只有一种多数载流子做定向漂移运动，具有最低的噪声，结电容小，相比于晶体管，结型场效应管的噪声要小很多，所以采用低噪声场效应管做电荷灵敏前置放大器的输入级；在第一级放大电路中，所述放大器LF357BN的第7引脚分两路，一路经电容C2接地，另一路连接+12V电源端；所述放大器LF357BN的第4引脚分两路，一路连接-12V电源端，另一路经电容C16后接地；在第二级放大电路中，所述放大器LM318N的第4引脚分两路，一路经电阻R19接地，一路与滑动电阻R19的一个固定端连接，所述电容C13的另一端分两路，一路经电阻R17接地，另一路连接接口P3的输出端，信号处理模块2插接在所述接口P3上，所述电阻R5设置为0Ω是为了隔绝前后电路，方便电路布设，使电路结构更加清晰且简单易懂。
本实施例中，所述主控模块1为芯片LPC1768。
本实用新型使用时，先通过擦拭采样将样品盛放在样品托盘9上，将其推入装置内部，使擦拭样品刚好处于探测器可以测量的区域，打开电源开关，电源模块5为主控模块1进行供电并提供探测器4所需要的工作偏置电压，主控模块1进入工作状态，探测器4通过对样品的放射状态的探测分析从而得到微小的电脉冲信号，再通过电荷灵敏前置放大器3对微小的电脉冲信号进行预放大，得到方便处理的电脉冲信号，经过电荷灵敏前置放大器3的处理后发送至信号处理模块2，对得到的电脉冲信号进行单道成形甄别处理，减小了信号的干扰，且转换为主控模块1符合的信号范围，将处理后的电脉冲信号分别通过α放射性表面污染检测电路和β放射性表面污染检测电路最终分别得到α、β计数脉冲，再对得到的计数脉冲通过主控模块1和PC机8的控制操作处理，主控模块1经过处理得到测量结果，且主控模块1控制液晶触摸屏12对测量结果进行实时显示，最终将得到的测量结果通过微型打印机9打印出来，实现对棱角边缘、狭小缝隙处等特殊位置的α、β放射性表面污染的测量，方便使用，操作简单，且可合理选择，有效地投入使用。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：包括壳体以及设置在所述壳体内上部的铅室(13)、位于铅室(13)下部的电源模块(5)和位于铅室(13)前侧的控制板(6)，所述铅室(13)内设置有供所述擦拭样品盛放的样品托盘(9)滑动的导轨(15)，所述壳体的侧面开设有与导轨(15)连通的样品托盘出入窗(17)，所述导轨(15)中部上侧设置有用于探测所述擦拭样品表面污染状态的探测器(4)，所述导轨(15)中部下侧设置有屏蔽盒(11)，所述屏蔽盒(11)内设置有支撑架和安装在所述支撑架上用于对探测器(4)输出信号进行预放大的电荷灵敏前置放大器(3)，所述控制板(6)上集成有主控模块(1)和与主控模块(1)信号输入端连接的信号处理模块(2)，所述电荷灵敏前置放大器(3)的信号输出端与信号处理模块(2)的信号输入端连接，所述电源模块(5)通过偏置电压为电荷灵敏前置放大器(3)供电,所述探测器(4)的信号输出端与电荷灵敏前置放大器(3)的信号输入端相接。
2.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述探测器(4)为闭气式正比计数器LND4313。
3.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述壳体内位于电源模块(5)的前侧设置有与主控模块(1)连接用于打印数据的微型打印机(7)，所述壳体上设置有按键开关(16)和液晶触摸屏(12)，按键开关(16)和液晶触摸屏(12)均与主控模块(1)连接。
4.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电荷灵敏前置放大器(3)通过固定桩(14)固定连接在所述支撑架上。
5.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述壳体上设置通信接口，所述主控模块(1)通过所述通信接口与PC机(8)进行双向数据通信。
6.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电源模块(5)包括电源稳压器AM1117-3.3，所述电源稳压器AM1117-3.3的VIN引脚分两路，一路经电阻R17接+5V电源电压，另一路经并联的电容C30和电容C33接地，所述电源稳压器AM1117-3.3的VOUT引脚分两路，一路经并联的电容C31和电容C32接地，另一路为直流电源+3.3V电压输出端，所述电源稳压器AM1117-3.3的GND引脚接地。
7.按照权利要求2所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于：所述电荷灵敏前置放大器(3)由第一级放大电路和第二级放大电路串联组成，所述第一级放大电路包括结型场效应管3DJ8H和放大器LF357BN，所述结型场效应管3DJ8H的漏极分两路，一路经电阻R3和电阻R2与+12V电源端相接，另一路与放大器LF357BN的同相输入端连接；所述结型场效应管3DJ8H的栅极经电容C8、电阻R8和电容C7后与闭气式正比计数器LND4313的信号输出端相接；所述结型场效应管3DJ8H的源极分两路，一路经电阻R11后接-12V电源输出端，另一路经并联的电容C14和电容C15后接地；所述放大器LF357BN的反相输入端经电阻R14接地，所述放大器LF357BN的输出端分两路，一路经并联的电阻R9和电容C12后与所述放大器LF357BN的反相输入端相连接，另一路连接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端分两路，一路为所述第一级放大电路的信号输出端，另一路经并联的电阻R18和电容C18与所述结型场效应管3DJ8H的栅极连接；所述放大器LF357BN的同相输入端与所述结型场效应管3DJ8H的漏极相接；
所述第二级放大电路包括放大器LM318N，所述放大器LM318N的反相输入端经电阻R10、电容C11、电阻R5和电容C6与所述第一级放大电路的信号输出端相接，所述放大器LM318N的同相输入端分两路，一路经电阻R15接滑动电阻R19的滑动端，另一路经电阻R16接地；滑动电阻R19的一个固定端连接+12V电源端，滑动电阻R19的另一个固定端连接-12V电源端，所述放大器LM318N的输出端分两路，一路经并联的电阻R7和电容C9接所述放大器LM318N的反相输入端，另一路经电容C13与接口P3的输出端相接。
8.按照权利要求1所述的一种擦拭样品中α、β放射性表面污染测量装置，其特征在于:所述主控模块(1)为芯片LPC1768。
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|---|---|---|---|
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Address after: Yanta District in Shaanxi province Xi'an City Road 710061, No. 108 Patentee after: Xi'an Zhonghe Nuclear Instrument Co.,Ltd. Address before: Yanta District in Shaanxi province Xi'an City Road 710061, No. 108 Patentee before: XI'AN ZHONGHE NUCLEAR APPARATUS CO.,LTD. |