CN209014738U

CN209014738U - 角响应均匀的能量补偿型高压电离室

Info

Publication number: CN209014738U
Application number: CN201821631820.0U
Authority: CN
Inventors: 董翀; 沈杨; 卢亚鑫
Original assignee: BEIJING NUC-SAFE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING NUC-SAFE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2028-10-08

Abstract

本实用新型提供了一种角响应均匀的能量补偿型高压电离室，涉及辐射监测设备的技术领域，包括电离室球，所述电离室球具有球形外壳；在所述球形外壳上均匀设置有金属片。本实用新型提供的角响应均匀的能量补偿型高压电离室具有能量补偿金属片，金属片对不同能量射线的屏蔽效果不同，低能射线会被金属片屏蔽掉一部分，其它低能射线能够从金属片之间的空隙中进入到电离室球内，通过选择合适的屏蔽材料和孔隙率来降低仪器对低能射线的灵敏度，得到平坦的能量响应曲线。本实用新型还提供了一种操作简便的能量补偿金属片的设置方案，有效地提高高压电离室角响应的均匀性。

Description

角响应均匀的能量补偿型高压电离室

技术领域

本实用新型涉及辐射监测设备的技术领域，尤其是涉及一种角响应均匀的能量补偿型高压电离室。

背景技术

电离室是利用电离辐射的电离效应测量电离辐射的探测器，又称离子室，台湾等地称电离箱。电离室由处于不同电位的电极和其间的介质组成。电离辐射在介质中产生电离离子对，在外加电场的作用下，正电子、负离子分别向阴极和阳极漂移，在此过程中形成电离电流。由于电流大小与入射粒子数量及能量成正比，电子学系统通过测量该电离电流即可得到电离辐射剂量率。

高压电离室因其具有自身本底低、稳定性好和精度高等优点，是国内外环境辐射监测活动中常用的仪器。美国原子能委员会保健与安全实验室(HASL)规定环境测量的标准高压电离室的壁厚为3mm，内充2.5×10⁶Pa氩气。环境γ辐射监测的电离室需要对低能γ辐射，如¹³¹I(80.183keV)、¹³⁶Cs(66.91keV)和¹³³Xe(80.997keV)具有足够的响应，且要求高压电离室在60keV～1.5MeV之间的能量响应相对于¹³⁷Cs的偏差在±30％以内，以满足国家鉴定规程JJG521－2006《环境监测用X、γ辐射空气比释动能(吸收剂量)率仪》的要求。

未采取能量补偿措施的高压电离室对射线能量在100keV附近的响应明显偏高，光子在高压电离室内的能量沉积随着入射X、γ辐射能量的降低而升高，因此电离室对低能射线的灵敏度高于高能射线，使得电离室测量过程中产生较大误差。利用一定材料对不同能量射线的吸收不同，设计一种有一定厚度，又有一定空隙的补偿过滤器，罩于电离室球外，屏蔽一定份额低能辐射，低能辐射可以透过空隙，通过选择合适的屏蔽系数和孔隙率，可以大部分降低仪器灵敏度随能量的变化，得到平坦的能量响应。

根据JJG521－2006《环境监测用X、γ辐射空气比释动能(吸收剂量)率仪》的要求，所有环境监测用空气比释动能率仪应该在一个较宽的入射角范围内具有良好的响应性能，因此能量补偿后的电离室应该不会引起方向性影响，具有均匀性较好的角响应。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供角响应均匀的能量补偿型高压电离室，克服电离室对低能射线的灵敏度高于高能射线而导致测量中出现较大误差的技术问题，得到平坦的能量响应。另外，本实用新型提供了一种具有周期性均匀结构的能量补偿贴片的设置方案，使得电离室的角响应均匀。

本实用新型提供的一种角响应均匀的能量补偿型高压电离室，包括电离室球，所述电离室球具有球形外壳；

在所述球形外壳上均匀设置有金属片。

进一步地，所述金属片覆盖所述球形外壳的表面积占所述球形外壳的表面积的60－70％。

进一步地，所述球形外壳上设置有所述金属片的个数为80－100。

进一步地，所述金属片的厚度为1.5－3.5mm。

进一步地，述金属片为圆形或正多边形。

进一步地，所述金属片周期性地均匀分布在电离室球表面；相邻所述金属片之间存在空隙。

进一步地，还包括球形网罩，所述球形网罩套设在所述球形外壳表面，在所述球形网罩上设置有周期性均匀分布的用于安装所述金属片的安装孔。

进一步地，所述球形网罩的材质为塑料，且由多个部件组装而成的球形网罩可拆卸。

进一步地，所述金属片的材质为锡，密度为7.31g/cm³。

本实用新型提供的角响应均匀的能量补偿型高压电离室具有能量补偿金属片，金属片对不同能量射线的屏蔽效果不同，低能射线会被金属片屏蔽掉一部分，其它低能射线能够从金属片之间的空隙中进入到电离室球内，通过选择合适的屏蔽材料和孔隙率来降低仪器对低能射线的灵敏度，得到平坦的能量响应曲线。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为所示电离室球上设置的金属片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的角响应均匀的能量补偿型高压电离室的电离室球的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的角响应均匀的能量补偿型高压电离室的球形网罩的结构示意图；

图4为高压电离室能量补偿前后的能量响应对比曲线。

图标：100－电离室球；200－球形网罩；300－安装孔；400－金属片。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1－图3所示，本实用新型提供的一种角响应均匀的能量补偿型高压电离室，包括电离室球100，所述电离室球100具有球形外壳；

在所述球形外壳上均匀设置有金属片400。

在一些实施例中，高压电离室能够用于进行对辐射探测的仪器，此能量补偿性高压电离室为角响应均匀的能量补偿形充高压氩气的电离室。

由于电离室对低能射线的灵敏度高于高能射线，使监测仪器出现较大的误差。而此实施例中的电离室球100的球形外壳上设置有金属片400，金属片400能够将部分低能射线屏蔽，从而可以降低仪器灵敏度随能量的变化，得到平坦的能量响应。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述金属片400覆盖所述球形外壳的表面积占所述球形外壳的表面积的60－70％。

在一些实施例中，金属片400覆盖在球形外壳上，球形外壳的表面积的60－70％被金属片400覆盖，从而低能射线部分被金属片400屏蔽，其余低能射线能够从其他未被金属片400覆盖的球形外壳射入到电离室球100内，这样能够大部分降低仪器对不同能量射线的灵敏度，得到平坦的能量响应曲线。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述球形外壳上设置有所述金属片400的个数为80－100。

在一些实施例中，球形外壳上一般由80－100片的金属片400来覆盖60－70％的表面积。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述金属片400的厚度为1.5－3.5mm。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述金属片400为圆形或正多边形。

经过技术调研、理论计算和实验验证确定了较佳的能量补偿方案来改善高压电离室的能量响应特性，最终获得平坦的能量响应和均匀性较好的角响应。

测试未进行能量补偿时电离室的原始响应，得到能量响应曲线，通过辐射衰减原理和公式计算不同补偿材料的厚度和孔隙率对能响的影响，不同屏蔽方法对不同能量射线的补偿能量响应公式如下：

其中：δ_i为补偿后的能量响应；

s_i为补偿过滤器的孔隙率；

x_i为屏蔽材料厚度；

k_i为不同能量的原始能量响应；

μ_i为所选屏蔽材料对不同能量射线的线性衰减系数。

表1能量补偿前后高压电离室能量响应归一化值及能量补偿后能响归一化最大误差

图4为高压电离室能量补偿前后的能量响应曲线，表1为曲线对应的数据。从表1能量补偿前后高压电离室能响及误差数据中可以发现，在能量范围60KeV～1.5MeV(实验范围60KeV～662KeV)之间的响应相对于Cs－137的偏差在－13％～3％(60KeV与65KeV的能量接近，其对应的能量响应在理论是可以等效)，满足设计要求。通过比较说明能量补偿后的电离室在60KeV～662KeV范围具有平坦的能量响应。

表2能量补偿后高压电离室水平方向平面内的角响应相对误差

表3能量补偿后高压电离室垂直方向平面内的角响应相对误差

角度	0°	垂直0°	垂直45°	垂直180°
					相对响应误差	0	－9.2％	－10.4％	－89％

根据JG521－2006《环境监测用X、γ辐射空气吸收剂量率仪检定规程》中关于角响应检定的要求，试验得到表2、3关于能量补偿后高压电离室在水平方向和垂直方向平面内的角响应，校准方向为水平平面0°方向，水平方向平面内试验角度范围0°～±180°之间角响应相对误差小于6％；垂直方向的面内，试验角度范围0°～60°之间响应相对误差小于11％，垂直180°的角响应相对误差不考虑。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述金属片400周期性地均匀分布在电离室球100表面；相邻所述金属片400之间存在空隙。

在一些实施例中，金属片400为正多边形或者为圆形，正多边形或者圆形设置在球形外壳上，能够使球形外壳上形成的空隙较均匀，从而使低能射线能够较均匀的从空隙进入到电离室球100内，获得较好的角响应。

基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括球形网罩200，所述球形网罩200套设在所述球形外壳表面，在所述球形网罩200上设置有周期性均匀分布的用于安装所述金属片400的安装孔300。

为了的更好提高能够补偿性高压电离室的稳定性和可重复性，并进行批量的生产，在球形外壳上设置球形网罩200；球形网罩200能够限定金属板安装的大小和位置，从而确保了球形外壳上覆盖的金属片400的表面积一直，且使相邻的金属片400的间隔也呈一定的规律性，确保角响应均匀的能量补偿型高压电离室的测量的准确性和可重复性。

金属片400与球形网罩200形成过滤补偿器，采用过滤补偿器来进行能量补偿，来改善高压电离室的能量响应特性，最终获得平坦的能量响应和均匀性较好的角响应。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述球形网罩200的材质为塑料，且由多个部件组装而成的球形网罩200可拆卸。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述金属片400的材质为锡。

在一些实施例中，金属片400的材质为锡，一般锡的纯度不低于99％。

球形外壳和做为收集电极的空心小球材质为304不锈钢，密度为7.8g/cm³，电离室内充高纯氩气。

本实用新型提供的角响应均匀的能量补偿型高压电离室具有能量补偿金属片400，金属片对不同能量射线的屏蔽效果不同，低能射线会被金属片屏蔽掉一部分，其它低能射线能够从金属片之间的空隙中进入到电离室球内，通过选择合适的屏蔽材料和孔隙率来降低仪器对低能射线的灵敏度，得到平坦的能量响应曲线。通过电离室球表面周期性均匀分布的金属片400，可以避免对方向性产生影响，得到角响应均匀的电离室。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，包括电离室球和球形网罩，所述电离室球具有球形外壳；

在所述球形外壳上均匀设置有金属片；

所述球形网罩套设在所述球形外壳表面，在所述球形网罩上设置有周期性均匀分布的用于安装所述金属片的安装孔；所述球形网罩的材质为塑料，且由多个部件组装而成的球形网罩可拆卸。

2.根据权利要求1所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述金属片覆盖所述球形外壳的表面积占所述球形外壳的表面积的60－70％。

3.根据权利要求1所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述球形外壳上设置有所述金属片的个数为80－100。

4.根据权利要求1所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述金属片的厚度为1.5－3.5mm。

5.根据权利要求1所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述金属片为圆形或正多边形。

6.根据权利要求1所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述金属片周期性地均匀分布在电离室球表面；相邻所述金属片之间存在空隙。

7.根据权利要求1－6任一项所述的角响应均匀的能量补偿型高压电离室，其特征在于，所述金属片的材质为锡，密度为7.31g/cm³。