手持式中子-伽玛辐射检测仪的制作方法

专利名称：手持式中子-伽玛辐射检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种辐射检测仪，特别涉及一种应用于安保、个人防护和 环境辐射监测领域的功能齐全且携带方便的手持式中子一伽玛辐射检测仪。
背景技术：
在防止放射性物质非法运输，事故中寻找失控放射源，反核恐怖事件和军 控核査活动等过程中，需要辐射检测仪能同时检测中子与伽玛射线，准确快速 地确认放射源和放射污染种类和污染程度等，为制定防护计划、决策防护行动 提供基本数据。
目前，国内外探测伽玛辐射的技术已十分成熟，不仅有种类丰富的个人剂 量计，也相继出现了便携式的同位素识别仪，它们在个人防护，安全检査，环 保和医疗卫生等领域都被广泛应用。
当前的辐射检测仪主要是采用反射式的中子一伽玛个人剂量计或采用大 型慢化体的中子剂量当量仪，反射式中子 一 伽玛个人剂量计无法进行快中子的 测量，只能对慢化后的热中子进行测量，导致反射式中子一伽玛个人剂量计在 离开反射体后，其灵敏度急降导致测量严重失真；中子剂量当量仪由于要求对 较宽能量范围的中子(0.025eV-20MeV)均有响应，通常采用BF3正比计数管 或SHe管匹配光电转换器件光电倍增管作为中子探测元件，且采用直径为20cm 左右的聚乙烯球或柱作为中子的慢化体，整机重量多在10公斤以上，因此， 中子剂量当量仪一般体积大且笨重，难于便携。
近年来，我国中子应用技术发展十分迅速，中子测井、中子诱发测井、中 子照相、中子治癌、中子活化分析等已经得到广泛应用，并且2020年前我国 核电事业将有快速发展，拟将新建造百万千瓦级核电站31座。因此，对中子 探测将有巨大的需求。
目前，实现中子探测的方法主要有核反应法、核反冲法、核裂变法与核激 活法，其中核反应法因方法简单，测试精确快速而应用最为广泛。利用核反应法测中子的探测器主要有3He正比计数管、BF3正比计数管和til (Eu)闪烁 晶体。国内已有分别以前二者为中子探头的产品，大部分都是笨重的A—B型 雷姆仪，不适于室外携带使用。6LiI (Eu)闪烁晶体具有热中子探测效率高、 高灵敏和中子、伽玛甄别本领好等优点。
综上所述，目前在环境监测、放射源搜寻和安保监测中应用的辐射检测仪 存在着检测不准确或难于便携的缺点。

实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种手持式中子一伽玛辐射检测仪，弥补以上 现有辐射检测仪存在的缺陷，结构简单，体积小巧，重量轻，便于携带，使用 方便。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 一种手持式中子—伽玛辐射检测仪，其特征在于，它包括中子探头、伽玛 探头及对所述中子探头和伽玛探头的信号进行处理的电子系统；所述中子探头
和伽玛探头的信号输出端分别连接在所述电子系统的信号输入端，所述中子探 头设置在中子慢化体中。
在本实用新型的一个实施例中，所述中子探头包括屏蔽外壳、中子探测元 件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路，所述中子探测元件、光导 体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路设置在所述屏蔽外壳内，所述中子探 测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路依次互相连接，所述电 荷灵敏前置放大电路的输出端接所述电子系统的信号输入端。
在本实用新型的一个实施例中，所述伽玛探头包括屏蔽外壳、伽玛探测元 件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路，所述伽玛探测元件、光导 体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路设置在所述屏蔽外壳内，所述伽玛探 测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电路依次互相连接，所述电 荷灵敏前置放大电路的输出端接所述电子系统的信号输入端。
所述中子探头和伽玛探头中的光电转换器为光电二极管。
在本实用新型的一个实施例中，所述电子系统包括放大器、甄别器、计数 器、控制器、显示器和电源，所述放大器的信号输入端分别连接所述中子探头和伽玛探头的信号输出端，所述放大器的信号输出端依次连接甄别器、计数器 和控制器，所述显示器与控制器连接，所述电源分别与放大器、甄别器、计数 器、控制器和显示器连接。
所述电源为5V可反复充电式的锂电池。
在本实用新型的一个实施例中，所述中子探头为一由til (Eu)闪烁晶体 作为中子探测元件的中子探头。
在本实用新型的一个实施例中，所述伽玛探头为一由Csl (Tl)闪烁晶体 作为伽玛探测元件的伽玛探头。
在本实用新型的一个实施例中，所述中子慢化体为高密度聚乙烯加工而成 的球柱形中子慢化体。
所述中子慢化体的厚度为2—6cm。
所述中子探头设置在所述中子慢化体的几何中心。
本实用新型的手持式中子一伽玛辐射检测仪具有如下的特点 (1 )用til(EiO闪烁晶体替代BF3正比计数管和3He管作为中子探测元件， 用Csl晶体代替G-M管作为伽玛探测元件，匹配体积超小的光电二极管作为 光电转换元件，使中子探头和伽玛探头体积小巧，非常适于做便携式仪器；
(2) 在所述中子探头外面包一层高密度聚乙烯慢化体，聚乙烯慢化体在2 —6cm之间，使中子探头的灵敏度较高；
(3) 采用光电二极管作所述中子探头和伽玛探头中光电转换器件，整机 无需提供高压，大大简化了仪器的结构。
本实用新型的一种手持式中子一伽玛辐射检测仪，采用6LiI (Eu)闪烁晶 体作为中子探测元件，采用Csl晶体作为伽玛探测元件，对中子和伽玛辐射响 应灵敏，可测量环境周围辐射水平，也可累计辐射剂量，为国内事故应急响应、 边境控制、海关检测及核电站安全防护等领域提供新的安全保障，有良好的社 会和经济效益，为安保、个人防护和环境辐射监测技术领域提供了一种全新的 选择，实现本实用新型的目的。


图1为本实用新型的手持式中子一伽玛辐射检测仪的结构示意图；图2为本实用新型的中子探头的内部结构示意图； 图3为本实用新型的伽玛探头的内部结构示意图； 图4为本实用新型的慢化体的剖面结构示意图； 图5为本实用新型的电子系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示， 一种手持式中子一伽玛辐射检测仪，它包括中子探头10、 伽玛探头20及电子系统40，伽玛探头20置于中子探头10的后部，中子探头 10设置在中子慢化体30中，中子探头10和伽玛探头20的信号输出端分别连 接在电子系统40的信号输入端，电子系统40对中子探头10和伽玛探头20的 信号进行处理。
如图2所示，中子探头10包括屏蔽外壳110、中子探测元件120、光导体 130、光电转换器140和电荷灵敏前置放大电路150，中子探测元件120、光导 体130、光电转换器140和电荷灵敏前置放大电路150设置在屏蔽外壳110内， 中子探测元件120、光导体130、光电转换器140和电荷灵敏前置放大电路150 依次互相连接，电荷灵敏前置放大电路150的输出端接电子系统40的信号输 入端。
中子探头10中的中子探测元件120采用6LiI (En)闪烁晶体，屏蔽外壳 IIO采用铝制的屏蔽外壳。
中子探头10设置在中子慢化体30的几何中心，中子慢化体30为高密度 聚乙烯加工而成的球柱形中子慢化体，中子慢化体边缘30的厚度为2—6cm。 (参见图4)
如图3所示，伽玛探头20包括屏蔽外壳210、伽玛探测元件220、光导体 230、光电转换器240和电荷灵敏前置放大电路250，伽玛探测元件220、光导 体230、光电转换器240和电荷灵敏前置放大电路250设置在屏蔽外壳210内， 伽玛探测元件220、光导体230、光电转换器240和电荷灵敏前置放大电路250 依次互相连接，电荷灵敏前置放大电路250的输出端接电子系统40的信号输入端。
伽玛探头20的伽玛探测元件220采用Csl (Tl)闪烁晶体，屏蔽外壳210 采用铝制的屏蔽外壳。
在本实施例中，中子探头10的光电转换器140和伽玛探头20的光电转换 器240为光电二极管(滨松S3590—08);中子探头10由6LiI (Eu)闪烁晶体 耦合光电二极管组成，伽玛探头20由3cc的Csl (Tl)闪烁晶体耦合光电二极 管组成，中子探头10和伽玛探头20分别测试中子和伽玛混合场下的各自的辐 射水平，并通过注量和剂量当量转换后求得各自剂量和总剂量。
如图5所示，电子系统40包括放大器410、 420、甄别器430、计数器440、 控制器450、显示器460和电源470，放大器410、 420的信号输入端分别连接 中子探头10和伽玛探头20的信号输出端，从中子探头10和伽玛探头20输出 来的信号经过放大器410、 420放大后，再进入到甄别器430进行甄别，中子 探头10和伽玛探头20的甄别阈值分别为100mv和64mv，经过甄别的信号进 入到计数器440进行准确计数，输入控制器450,控制器450通过操作界面进 行显示、存储和报警等控制，数据通过显示器460显示；电源470分别与放大 器410、 420、甄别器430、计数器440、控制器450和显示器460连接供电， 电源470为5V可反复充电式的锂电池，甄别器430和控制器450可以设计成 一体化结构。
通过相应的实验测量，在241Am-Be源下，测得的中子灵敏度为0.4 — 0.5CPS/( u Sv.h")，在"37Cs源下，测得的伽玛灵敏度为大于120 CPS/( u Sv.h"), 以上两个灵敏度的指标在同类仪器中都处在靠前的水平，可以说本实用新型的 手持式中子一伽玛检测仪同时成功实现了灵敏度高和便携的优点。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和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 及其等效物界定。
权利要求1、一种手持式中子-伽玛辐射检测仪，其特征在于，它包括中子探头、伽玛探头及对所述中子探头和伽玛探头的信号进行处理的电子系统；所述中子探头和伽玛探头的信号输出端分别连接在所述电子系统的信号输入端，所述中子探头设置在一中子慢化体中。
2、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所 述中子探头包括屏蔽外壳、中子探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前 置放大电路，所述中子探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电 路设置在所述屏蔽外壳内，所述中子探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵 敏前置放大电路依次互相连接，所述电荷灵敏前置放大电路的输出端接所述电 子系统的信号输入端。
3、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所 述伽玛探头包括屏蔽外壳、伽玛探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前 置放大电路，所述伽玛探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵敏前置放大电 路设置在所述屏蔽外壳内，所述伽玛探测元件、光导体、光电转换器和电荷灵 敏前置放大电路依次互相连接，所述电荷灵敏前置放大电路的输出端接所述电 子系统的信号输入端。
4、 如权利要求2或3所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于 所述光电转换器为光电二极管。
5、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述电子系统包括放大器、甄别器、计数器、控制器、显示器和电源，所述放大 器的信号输入端分别连接所述中子探头和伽玛探头的信号输出端，所述放大器 的信号输出端依次连接甄别器、计数器和控制器，所述显示器与控制器连接， 所述电源分别与放大器、甄别器、计数器、控制器和显示器连接。
6、 如权利要求5所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述电源为5V可反复充电式的锂电池。
7、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所 述中子探头为一由til (Eu)闪烁晶体作为中子探测元件的中子探头。
8、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述伽玛探头为一由CsI (Tl)闪烁晶体作为伽玛探测元件的伽玛探头。
9、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述中子慢化体为高密度聚乙烯加工而成的球柱形中子慢化体。
10、 如权利要求9所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述中子慢化体的厚度为2—6cm。
11、 如权利要求1所述的手持式中子一伽玛辐射检测仪，其特征在于所述中子探头设置在所述中子慢化体的几何中心。
专利摘要本实用新型提供一种手持式中子-伽玛辐射检测仪，它包括中子探头、伽玛探头及对所述中子探头和伽玛探头的信号进行处理的电子系统；所述中子探头和伽玛探头的信号输出端分别连接在所述电子系统的信号输入端，所述中子探头设置在中子慢化体中；采用⁶LiI(Eu)闪烁晶体作为中子探测元件，采用CsI晶体作为伽玛探测元件，对中子和伽玛辐射响应灵敏，可测量环境周围辐射水平，也可累计辐射剂量，为国内事故应急响应、边境控制、海关检测及核电站安全防护等领域提供新的安全保障，有良好的社会和经济效益，为安保、个人防护和环境辐射监测技术领域提供了一种全新的选择，实现本实用新型的目的。
文档编号G01T3/00GK201421503SQ20092006944
公开日2010年3月10日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者刚 孙, 燊 张, 罗美娜, 郭俊鹏 申请人:上海新漫传感技术研究发展有限公司