CN208737005U - 一种轻便式γ定向辐射仪结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻便式γ定向辐射仪结构，包括外壳、探头及其配件、光电倍增管、相关电路板、面板，外壳包括底筒、中筒、顶筒，底筒设置于最下端，底筒内套设有探头及其配件，探头包括主探头和副探头，配件包括锥形铅屏、光导、铅皮、主探头保护罩，主探头为圆柱形，主探头底部套设有主探头保护罩，主探头保护罩底部设置有主探头铅皮，主探头顶部设置有光导；副探头为圆环柱形，位于主探头上方，副探头和主探头之间设置有锥形铅屏，副探头外围设置有副探头铅皮，中筒内套设有光电倍增管，通过将主、副探头和光电倍增管组成单光电倍增管双探头的紧凑结构，并套设在铝合金外壳中，实现探测仪的小型化和一体化，且便于维护和携带。

Description

一种轻便式γ定向辐射仪结构

技术领域

本实用新型涉及测量仪器领域，具体为一种轻便式γ定向辐射仪结构。

背景技术

γ定向辐射仪主要用于铀矿床和铀矿探矿工程中（如剥土、探槽、探井、坑道）的γ辐射取样和编录。由于测量工作是在几何条件比较复杂的矿层面上进行的，普通仪器不仅记录到取样面上的矿石γ射线，而且把周围辐射面上的放射性物质释放的γ射线也记录下来，对测量形成了干扰，因此需要能自动消除周围干扰，且能定向测量γ射线强度的专用辐射仪。另外，辐射环境监测和放射性退役领域，对于受到放射性污染或γ辐射强度较高的区域，需要对放射性的分布情况进行定性了解，也需要具备辐射位置分辨能力的定向γ测量装置。

γ定向辐射仪在我国经历了三个发展阶段。早期的仪器是模拟式仪器，二十世纪七十年代出现了数字式仪器。二十世纪八十年代末期随着单片机的出现，开发了智能型仪器。当前的γ定向辐射仪基本沿用第三阶段方案，虽有零星改动，但并没从根本上改进。存在操作台和探头分离导致仪器便携性差，有线通讯距离受限且线材易老化，数据保存使用不便，人机交互复杂等问题；致使灵敏度变化大，稳定性差，环境适应性差，故障率高。

因此研制一种体积较小、方便携带、性能稳定的一体化仪器，对有效提高测量效率、降低操作员工作量具有重要作用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种体积较小、方便携带、性能稳定的一体化便携式γ定向辐射仪。通过将主、副探头和光电倍增管组成单光电倍增管双探头的紧凑结构，和其他配件集成化组合，套设在小巧的铝合金外壳中实现探测仪的小型化和一体化，使得仪器可靠稳定，且装配和维护方便，便于携带。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：包括外壳、探头、光电倍增管、面板，所述外壳包括底筒、中筒、顶筒，底筒设置于最下端，所述底筒内套设有探头所述探头包括主探头和副探头，所述主探头为圆柱形，所述主探头底部套设有主探头保护罩，所述主探头保护罩底部设置有主探头铅皮，所述主探头顶部设置有光导，所述副探头为圆环柱形，位于主探头上方，所述副探头和主探头之间设置有锥形铅屏，所述副探头外围设置有副探头铅皮，所述中筒内套设有光电倍增管，所述光电倍增管外围设有黑色遮光层，所述顶筒设置于中筒上端，所述顶筒内设置有集成电路控制板，所述顶筒顶端设置有面板，所述面板上设置有与集成电路控制板连接的电源开关及充电插座。

本实用新型进一步设置为所述主探头为NaI（TI）闪烁体，所述副探头为塑料闪烁体。

本实用新型进一步设置为所述底筒内设置的锥形铅屏顶端具有台阶，中心为锥形通孔，下端内部挖空成喇叭状，所述副探头为圆环柱形，套在锥形铅屏上方， 所述主探头为圆柱形，位于锥形铅屏下方内部，所述光导为锥形，套在锥形铅屏上部的中心孔内。

本实用新型进一步设置为所述电源开关为带LED指示状态的自锁防水开关。

本实用新型进一步设置为所述中筒内光电倍增管外围套有吸光材料。

本实用新型进一步设置所述中筒两端分别对应顶筒外侧的螺纹和底筒外侧的螺纹设置有螺纹。

本实用新型进一步设置为所述外壳为铝合金材质，所述面板为树脂材质。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型通过将具有主、副探头的探头、光电倍增管、电池、所有电路板套设在小巧的铝合金外壳中实现探测仪的小型化且不影响其性能，提高便携性和探测效率，同时保证了本实用新型的美观和整体性。

2、本实用新型通过将外壳进行三段式设计分为底筒、中筒、顶筒，便于套设在其内部的探头和光电倍增管以及电路板的装配与维修。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型结构整体示意图；

图2为本实用新型探头结构剖面图；

图3为本实用新型底筒、中筒、顶筒位置关系示意图；

图4为本实用新型中筒上侧螺纹结构剖面图；

图5为本实用新型顶筒下侧螺纹结构剖面图；

图6为本实用新型副探头俯视图；

图7为本实用新型副探头正视图；

图8为本实用新型锥形铅屏俯视图；

图9为本实用新型锥形铅屏正视图；

图10为本实用新型光导俯视图；

图11为本实用新型光导正视图；

图12为本实用新型面板俯视图。

附图标记：1-底筒、2-中筒、3-顶筒、4-主探头、5-副探头、6-锥形铅屏、7-主探头铅皮、8-副探头铅皮、9-光导、10-主探头保护罩、11-副探头铅板支撑铝板、12-光电倍增管、13-电源开关、14-充电插座、15-螺纹、16-电路板，17-面板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1-12所示的一种轻便式γ定向辐射仪结构，包括外壳，外壳包括顶筒3、中筒2、底筒1，底筒1设置于中筒2下端，底筒1底部设置有主探头铅皮7，底筒1内套设有探头，探头包括主探头4和副探头5，主探头4顶部设置有光导9主探头底部套设有主探头保护罩10，主探头保护罩10设置在主探头铅皮7上，副探头5为圆环柱形，位于主探头4上方，副探头5外围设置有副探头铅皮8，副探头和主探头4之间设置有锥形铅屏6，中筒2内套设有光电倍增管12，该光电倍增管12为端窗型，光阴极材料为双碱（有效感光面直径：46mm，光谱响应范围：300-650nm），具有高增益、高收集效率等特性，适用于核辐射探测等场所，中筒2上端设置有顶筒3，顶筒3顶端设置有面板17，面板17上设置有电源开关13以及充电插座14，该充电插座14采用DC电源插座DC-099，带防水帽，便于适应潮湿甚至水中的环境，增强实用性，顶筒3内设置有集成电路控制板，所述顶筒3顶端设置有面板17，所述面板上设置有与集成电路控制板连接的电源开关及充电插座，集成电路板上设置有无线蓝牙模块，通过该蓝牙无线模块可以将该辐射探测仪定向测量的数据传输到Android系统控制台上，电路集成设计，尽量保证了该辐射探测仪的小型化和模块化，电池与电路板16与充电插座14均与电源开关13均电性连接，电源开关13为带LED指示状态的自锁防水开关，该电源开关13上的LED指示灯通过不同频率指示不同状态，该LED指示灯常亮代表正在充电，该LED指示灯常亮常灭代表已经关机，该LED指示灯常亮低频率闪烁代表仪器待机或已充满电，该LED指示灯常亮高频率闪烁代表无线已经连接，该LED指示灯常亮双高频闪烁代表正在通信测量，中筒2内的光电倍增管12外围有吸光材料，该吸光材料，起到保护易损光电倍增管12，并尽可能吸收光线，防止射入光电倍增管12，减少噪声信号，主探头4为NaI（TI）晶体，副闪烁为环形塑料闪烁体，顶筒3下端设置有螺纹15，底筒1上端设置有螺纹15，中筒2两端分别对应顶筒3外侧的螺纹15和底筒1外侧的螺纹15设置有螺纹15，顶和底筒1均通过螺纹15连接设置在中筒2上下两端，外壳为铝合金材质，且表面进行了氧化处理，增加美观度，同时延长使用寿命，面板17为树脂材质（也可以是亚克力等其他便于无线穿透传输的材料制成）。

该探头通过塑料闪烁体、NaI（TI）闪烁体、光电倍增管12、光导9和锥形铅屏6组成一种双闪烁体晶体单倍增管的结构，其中主探头4主要测量待测γ射线γa，副探头5主要测干扰γ射线γb，两个闪烁体之间用锥形铅屏6隔开，处于主探头4和副探头5中间，以免一个方向的γ射线同时被这主探头4和副探头5接收，γ射线从主探头4出来后产生光脉冲，通过光导9传输到位于正后方光电倍增管12，副探头5产生的光脉冲，也直接输入到光电倍增管12。

该探头由闪烁体组成，是微弱γ射线的检测效率较高的器件，它由密度大、有效原子序数高，可吸收γ射线能量将之转换为可见光的闪烁晶体与高效率光电转换器件耦合而成，是最经典和最直接的γ射线检测方式。当待测方向γ射线γa和干扰γ射线γb射到γ定向辐射探测仪探测传感器中的NaI（TI）闪烁体（称为：主探头4、主道）和塑料闪烁体（称为：副探头5、副道）上后，并和它们相互作用，将导致NaI（TI）闪烁体和塑料闪烁体的原子和分子电离、激发，闪烁体被电离和激发的原子、分子在退激的时候，有一部分电离和激发的能量以光辐射的形式释放出来，形成闪烁光。光电倍增管12的光电阴极把闪烁光的一部分收集起来，发射出光电子，光电子进入光电倍增管12的倍增电极中，电子得以倍增，最后光电子被阳极收集输出脉冲电信号，得到的电信号的幅度和γ射线的能量成正比。

探头主要目的是区分待测方向射线γa和干扰射线γb，把接收到的信号分别经过主、副探头5转换成两种上升时间不同的脉冲电信号。由于主探头4和副探头5的发光衰减时间明显不同，前者约为2.5×10^-7s，后者为（2～5）×10^-9s，表现为从γ定向辐射探测仪探头出来的电信号到达峰值的时间不同，γ射线经过主探头4产生的电信号波形到达峰值所用的时间长，而经过副探头5产生的电信号波形到达峰值所用的时间短，这样就可以运用甄别电路将它们区分开，得到主探头4、副探头5测量到的相关信号信息。

该探测仪原理：一般情况下，如图2所示主探头4和副探头5均接受测量张角内的γ辐射γa，以及测量张角外干扰/γb。受锥形铅屏6对γ射线的吸收作用影响，一个方向的γ射线不会同量被这两种闪烁体接收，如事先测定出锥形铅屏6的吸收系数，将主探头4测得的张角外干扰γb射线去除，即可扣除测量点周围环境影响的γ射线照射量率值，就可以起到张角内的定向测量的目的。

本实用新型的创新点在于将具有主、副探头的探头、光电倍增管、电池、所有电路板、通信模块套设在小巧的铝合金外壳中实现探测仪的小型化且不影响其性能，提高便携性和探测效率，同时保证了本实用新型的美观和整体性。同时外壳进行三段式设计分为底筒、中筒、顶筒，便于套设在其内部的探头和光电倍增管以及电路板的装配与维修。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：包括外壳、探头、光电倍增管、面板，所述外壳包括底筒、中筒、顶筒，底筒设置于最下端，所述底筒内套设有探头所述探头包括主探头和副探头，所述主探头为圆柱形，所述主探头底部套设有主探头保护罩，所述主探头保护罩底部设置有主探头铅皮，所述主探头顶部设置有光导，所述副探头为圆环柱形，位于主探头上方，所述副探头和主探头之间设置有锥形铅屏，所述副探头外围设置有副探头铅皮，所述中筒内套设有光电倍增管，所述光电倍增管外围设有黑色遮光层，所述顶筒设置于中筒上端，所述顶筒内设置有集成电路控制板，所述顶筒顶端设置有面板，所述面板上设置有与集成电路控制板连接的电源开关及充电插座。

2.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述主探头为NaI（TI）闪烁体，所述副探头为塑料闪烁体。

3.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述底筒内设置的锥形铅屏顶端具有台阶，中心为锥形通孔，下端内部挖空成喇叭状，所述副探头为圆环柱形，套在锥形铅屏上方，所述主探头为圆柱形，位于锥形铅屏下方内部，所述光导为锥形，套在锥形铅屏上部的中心孔内。

4.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述电源开关为带LED指示状态的自锁防水开关。

5.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述中筒内光电倍增管外围套有吸光材料。

6.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述中筒两端分别对应顶筒外侧的螺纹和底筒外侧的螺纹设置有螺纹。

7.根据权利要求1所述的一种轻便式γ定向辐射仪结构，其特征在于：所述外壳为铝合金材质，所述面板为树脂材质。