CN213210491U - 一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，包括辐射探测机构和屏蔽体，屏蔽体内设置有探测腔室通道，辐射探测机构包括依次设置的碲锌镉晶体主探测器、碲锌镉晶体反符合探测器和电子线路板，电子线路板上集成有控制器、第一前置放大电路和第二前置放大电路。本实用新型利用碲锌镉晶体主探测器探测待测样品释放的α辐射射线、β辐射射线和γ辐射射线，由于低本底α辐射射线和β辐射射线穿透性不强，碲锌镉晶体反符合探测器只能探测到γ辐射射线，再对两个碲锌镉晶体探测器分别进行前置放大满足控制器处理需要，控制器对γ辐射射线进行反符合扣除，实现低本底α、β辐射探测。

Description

一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪

技术领域

本实用新型属于α、β辐射探测技术领域，具体涉及一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪。

背景技术

现有的低本底α、β辐射探测仪一般使用流气式正比计数管、PIPS(粒子注入式平面钝化硅)、塑料闪烁体作为探测器。其中，流气式正比计数管体积较大，无法微型化，同时流气式正比计数管使用时要消耗氩甲烷工作气体，用户要定时的更换气体，使用效果差；PIPS探测器对温度极为敏感，受温度影响较大，在高温下噪声性能急剧恶化，仪器的探测效率大大降低，只能在较低的环境温度和气体温度(＜50℃)下正常工作，如果仪器需要在相对较高温度下工作，则需要使用制冷设备，这导致仪器结构变得复杂，同时其表面较为脆弱，较易损伤；塑料闪烁体作为探测器使用时，要配备光电倍增管以及高压脉冲分析仪，同样结构复杂且导致仪器结构变得复杂。

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，提供一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其设计新颖合理，结构简单，体积小，探测器表面不易损伤，探测仪可较为方便的清洁，利用碲锌镉晶体主探测器探测待测样品释放的α辐射射线、β辐射射线和γ辐射射线，由于低本底α辐射射线和β辐射射线穿透性不强，碲锌镉晶体反符合探测器只能探测到γ辐射射线，再对两个碲锌镉晶体探测器分别进行前置放大满足控制器处理需要，控制器对γ辐射射线进行反符合扣除，实现低本底α、β辐射探测；探测器高温性能好，探测仪输出噪声低，探测效率高，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：包括辐射探测机构和包裹在所述辐射探测机构外的屏蔽体，屏蔽体内设置有用于将待测样品送至辐射探测机构底部进行测试的探测腔室通道，所述辐射探测机构包括依次设置的碲锌镉晶体主探测器、碲锌镉晶体反符合探测器和电子线路板，所述待测样品正对碲锌镉晶体主探测器的探测端，所述电子线路板上集成有控制器以及均与控制器连接的第一前置放大电路和第二前置放大电路，碲锌镉晶体主探测器的信号输出端与第一前置放大电路的信号输入端连接，碲锌镉晶体反符合探测器的信号输出端与第二前置放大电路的信号输入端连接。

上述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述第一前置放大电路和第二前置放大电路的电路结构相同。

上述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述第一前置放大电路包括检流放大器MAX4477和电压反馈运算放大器THS4281，所述检流放大器MAX4477的第2管脚分两路，一路与场效应管BF862的源极连接，另一路经电阻R8接地；场效应管BF862的栅极经电容C7和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为信号输入端，所述检流放大器MAX4477的第3管脚分两路，一路与电阻R3的一端连接，另一路经并联的电阻R10和电容C11接地；场效应管BF862的漏极和电阻R3的另一端与电源VCC端连接，所述检流放大器MAX4477的第1管脚分两路，一路经并联的电容C1和电阻R1与场效应管BF862的栅极连接，另一路经电容C8和电阻R6与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，检流放大器MAX4477的第5管脚分两路，一路经电阻R14接地，另一路经电阻R13与电源VCC端连接；检流放大器MAX4477的第7管脚分两路，一路经并联的电容C5和电阻R2与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，另一路经电容C9和电阻R7与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接；电压反馈运算放大器THS4281的第3管脚经电阻R12接地，电压反馈运算放大器THS4281的第6管脚分两路，一路经电容C10与控制器连接，另一路经电阻R4与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接。

上述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述控制器为ARM微控制器。

上述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述屏蔽体为铅屏蔽体或铜屏蔽体。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，体积小，探测器表面不易损伤，探测仪可较为方便的清洁，便于推广使用。

2、本实用新型利用碲锌镉晶体主探测器探测待测样品释放的α辐射射线、β辐射射线和γ辐射射线，由于低本底α辐射射线和β辐射射线穿透性不强，碲锌镉晶体反符合探测器只能探测到γ辐射射线，再对两个碲锌镉晶体探测器分别进行前置放大满足控制器处理需要，控制器对γ辐射射线进行反符合扣除，实现低本底α、β辐射探测。

3、本实用新型设计新颖合理，探测器高温性能好，探测仪输出噪声低，探测效率高，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，体积小，探测器表面不易损伤，探测仪可较为方便的清洁，利用碲锌镉晶体主探测器探测待测样品释放的α辐射射线、β辐射射线和γ辐射射线，由于低本底α辐射射线和β辐射射线穿透性不强，碲锌镉晶体反符合探测器只能探测到γ辐射射线，再对两个碲锌镉晶体探测器分别进行前置放大满足控制器处理需要，控制器对γ辐射射线进行反符合扣除，实现低本底α、β辐射探测；探测器高温性能好，探测仪输出噪声低，探测效率高，便于推广使用。

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为本实用新型的电路原理框图。

图3为本实用新型第一前置放大电路或第二前置放大电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—屏蔽体； 2—探测腔室通道；

3—碲锌镉晶体主探测器； 4—碲锌镉晶体反符合探测器；

5—电子线路板； 6—控制器；

7—第一前置放大电路； 8—第二前置放大电路。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型包括辐射探测机构和包裹在所述辐射探测机构外的屏蔽体1，屏蔽体1内设置有用于将待测样品送至辐射探测机构底部进行测试的探测腔室通道2，所述辐射探测机构包括依次设置的碲锌镉晶体主探测器3、碲锌镉晶体反符合探测器4和电子线路板5，所述待测样品正对碲锌镉晶体主探测器3的探测端，所述电子线路板5上集成有控制器6以及均与控制器6连接的第一前置放大电路7和第二前置放大电路8，碲锌镉晶体主探测器3的信号输出端与第一前置放大电路7的信号输入端连接，碲锌镉晶体反符合探测器4的信号输出端与第二前置放大电路8的信号输入端连接。

需要说明的是，碲锌镉晶体主探测器3和碲锌镉晶体反符合探测器4探测器高温性能好，探测仪输出噪声低，探测效率高，体积小，探测器表面不易损伤，探测仪可较为方便的清洁，利用碲锌镉晶体主探测器3探测待测样品释放的α辐射射线、β辐射射线和γ辐射射线，由于低本底α辐射射线和β辐射射线穿透性不强，碲锌镉晶体反符合探测器4只能探测到γ辐射射线，再对两个碲锌镉晶体探测器分别进行前置放大满足控制器处理需要，控制器对γ辐射射线进行反符合扣除，实现低本底α、β辐射探测。

本实施例中，所述第一前置放大电路7和第二前置放大电路8的电路结构相同。

本实施例中，所述控制器6为ARM微控制器。

本实施例中，所述屏蔽体1为铅屏蔽体或铜屏蔽体。

本实施例中，所述第一前置放大电路7包括检流放大器MAX4477和电压反馈运算放大器THS4281，所述检流放大器MAX4477的第2管脚分两路，一路与场效应管BF862的源极连接，另一路经电阻R8接地；场效应管BF862的栅极经电容C7和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为第一前置放大电路7的信号输入端，所述检流放大器MAX4477的第3管脚分两路，一路与电阻R3的一端连接，另一路经并联的电阻R10和电容C11接地；场效应管BF862的漏极和电阻R3的另一端与电源VCC端连接，所述检流放大器MAX4477的第1管脚分两路，一路经并联的电容C1和电阻R1与场效应管BF862的栅极连接，另一路经电容C8和电阻R6与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，检流放大器MAX4477的第5管脚分两路，一路经电阻R14接地，另一路经电阻R13与电源VCC端连接；检流放大器MAX4477的第7管脚分两路，一路经并联的电容C5和电阻R2与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，另一路经电容C9和电阻R7与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接；电压反馈运算放大器THS4281的第3管脚经电阻R12接地，电压反馈运算放大器THS4281的第6管脚分两路，一路经电容C10与控制器6连接，另一路经电阻R4与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接。

需要说明的是，第二前置放大电路8同样包括检流放大器MAX4477和电压反馈运算放大器THS4281，所述检流放大器MAX4477的第2管脚分两路，一路与场效应管BF862的源极连接，另一路经电阻R8接地；场效应管BF862的栅极经电容C7和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为第二前置放大电路8的信号输入端，所述检流放大器MAX4477的第3管脚分两路，一路与电阻R3的一端连接，另一路经并联的电阻R10和电容C11接地；场效应管BF862的漏极和电阻R3的另一端与电源VCC端连接，所述检流放大器MAX4477的第1管脚分两路，一路经并联的电容C1和电阻R1与场效应管BF862的栅极连接，另一路经电容C8和电阻R6与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，检流放大器MAX4477的第5管脚分两路，一路经电阻R14接地，另一路经电阻R13与电源VCC端连接；检流放大器MAX4477的第7管脚分两路，一路经并联的电容C5和电阻R2与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，另一路经电容C9和电阻R7与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接；电压反馈运算放大器THS4281的第3管脚经电阻R12接地，电压反馈运算放大器THS4281的第6管脚分两路，一路经电容C10与控制器6连接，另一路经电阻R4与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接。

实际使用时，检流放大器MAX4477与电容C1和电阻R1配合，电阻R1用于泄放电容C1上的电荷，并产生直流负反馈以稳定检流放大器MAX4477直流工作点；电容C1对电荷进行积累，电荷积累到一定量后产生电压信号，再经检流放大器MAX4477中信号放大，放大倍数由电阻R2和电阻R6的比值决定，最后经电压反馈运算放大器THS4281信号放大，放大倍数由电阻R4和电阻R7的比值决定，通过前置放大电路可将很小的电荷信号转换为较大幅度的电压信号，便于后续信号采集。

本实用新型实际使用时，优选的电容C1的容值取1pF，电阻R1的阻值取10MΩ，电阻R2的阻值取10kΩ，电阻R6的阻值取1kΩ，电阻R4的阻值取3.3kΩ，电阻R7的阻值取820Ω。

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 (5)

1.一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：包括辐射探测机构和包裹在所述辐射探测机构外的屏蔽体(1)，屏蔽体(1)内设置有用于将待测样品送至辐射探测机构底部进行测试的探测腔室通道(2)，所述辐射探测机构包括依次设置的碲锌镉晶体主探测器(3)、碲锌镉晶体反符合探测器(4)和电子线路板(5)，所述待测样品正对碲锌镉晶体主探测器(3)的探测端，所述电子线路板(5)上集成有控制器(6)以及均与控制器(6)连接的第一前置放大电路(7)和第二前置放大电路(8)，碲锌镉晶体主探测器(3)的信号输出端与第一前置放大电路(7)的信号输入端连接，碲锌镉晶体反符合探测器(4)的信号输出端与第二前置放大电路(8)的信号输入端连接。

2.按照权利要求1所述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述第一前置放大电路(7)和第二前置放大电路(8)的电路结构相同。

3.按照权利要求2所述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述第一前置放大电路(7)包括检流放大器MAX4477和电压反馈运算放大器THS4281，所述检流放大器MAX4477的第2管脚分两路，一路与场效应管BF862的源极连接，另一路经电阻R8接地；场效应管BF862的栅极经电容C7和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为信号输入端，所述检流放大器MAX4477的第3管脚分两路，一路与电阻R3的一端连接，另一路经并联的电阻R10和电容C11接地；场效应管BF862的漏极和电阻R3的另一端与电源VCC端连接，所述检流放大器MAX4477的第1管脚分两路，一路经并联的电容C1和电阻R1与场效应管BF862的栅极连接，另一路经电容C8和电阻R6与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，检流放大器MAX4477的第5管脚分两路，一路经电阻R14接地，另一路经电阻R13与电源VCC端连接；检流放大器MAX4477的第7管脚分两路，一路经并联的电容C5和电阻R2与检流放大器MAX4477的第6管脚连接，另一路经电容C9和电阻R7与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接；电压反馈运算放大器THS4281的第3管脚经电阻R12接地，电压反馈运算放大器THS4281的第6管脚分两路，一路经电容C10与控制器(6)连接，另一路经电阻R4与电压反馈运算放大器THS4281的第2管脚连接。

4.按照权利要求1所述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述控制器(6)为ARM微控制器。

5.按照权利要求1所述的一种基于碲锌镉晶体探测器的低本底α、β辐射探测仪，其特征在于：所述屏蔽体(1)为铅屏蔽体或铜屏蔽体。

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