检测系统的制作方法

本发明涉及一种辐射监测技术领域，尤其涉及一种检测系统。

背景技术：

环境核辐射监测是指对核设施周围环境中已存在的辐射水平、环境介质中放射性核素的含量，以及为评价公众剂量所需的环境参数、社会状况进行的监测。目前我国常见环境剂量仪表的检测下限一般在20nSv/h，环境本底下限则在10nSv/h左右。在环境核辐射监测中，环境剂量监测仪表校准优劣决定工作人员的安全。环境监测用仪表检定规程(JJG 521-2006)中规定，环境级监测仪表能量响应区间为50keV～1.5MeV，测量环境γ辐射的剂量率仪，其量程下限至1×10^-8Gy/h，上限至1×10^-2Gy/h。因此开展环境监测仪表的校准和形势评价需要一个极低的本底水平。

检测系统用于环境监测仪表的检定、校准与检测，常用于工业无损检测等领域。但现有的检测系统调整过程复杂，很难通过简单操作就实现放射源、过滤片及仪表的三点一线，尤其是在放射源放置于较长导轨上行程可变情况下，更是不易实现，因而会影响到检测效果和准确度；同时，现有检测系统不便于进行放射源及仪表的位置调整，在使用过程中更换放射源，或发生震动、碰撞等原因造成位置改变后，需要很复杂的操作才能进行位置复位。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种检测系统，可以实现一个较低本底的实验环境，屏蔽宇宙射线的软成分和环境中⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th衰变链中各元素的放射性，且能够根据需要对放射源和仪表的位置进行精确调整，操作简单，可控性高。

为实现上述目的，本发明提供了一种检测系统，所述检测系统包括：

屏蔽箱，包括箱体和屏蔽门，所述屏蔽门安装在所述箱体上；所述箱体和屏蔽门均由屏蔽层构成，所述屏蔽层包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层和第四屏蔽层；

平台装置，容置于所述屏蔽箱内，包括系统底板、X光机平台、放射源平台、探测器平台和转动滤波架；

其中，所述系统底板具有第一导轨、第二导轨和第三导轨；所述第二导轨与所述第一导轨长度相等，且所述第二导轨平行于所述第一导轨设置；所述第三导轨垂直于所述第一导轨和第二导轨设置在所述第一导轨和第二导轨的一端；所述第三导轨的长度大于所述第一导轨和第二导轨之间的距离；

所述X光机平台包括：

第一移动平台，所述第一移动平台滑设在所述第一导轨上；

X光机，设置于所述第一移动平台上，用于水平出射X射线束；

所述放射源平台包括：

第二移动平台，所述第二移动平台滑设在所述第二导轨上；

放射源固定夹具，设置于所述第二移动平台上，用于固定放射源；

所述探测器平台包括：

第三移动平台，所述第三移动平台滑设在所述第三导轨上；

探测器，设置于所述第三移动平台上，接收所述X射线束和放射源射线；

所述转动滤波架包括：

连接部，设置于所述系统底板上并位于所述第一导轨和第二导轨之间；所述连接部的一端与所述系统底板铰接；所述连接部在平行所述系统底板所在平面转动；

支撑杆，所述支撑杆的一端与所述连接部的另一端相接，并垂直于所述系统底板设置；所述支撑杆的另一端具有过滤片固定器；所述连接部旋转带动所述支撑杆旋转至第一位置，使所述X射线束的中心、过滤片固定器中心和探测器中心在同一直线上；所述连接部旋转带动所述支撑杆旋转至第二位置，使所述放射源射线的中心、过滤片固定器中心和探测器中心在同一直线上。

优选的，所述第一屏蔽层的材质为铅，用于屏蔽环境中的伽马射线；

所述第二屏蔽层设置于所述第一屏蔽层的内侧，所述第二屏蔽层的材质为镉，用于吸收铅K壳层特征X射线和所述屏蔽箱内的低能散射射线；

所述第三屏蔽层设置于所述第二屏蔽层的内侧，所述第三屏蔽层的材质为不锈钢，用于吸收镉的K壳层X射线；

所述第四屏蔽层设置于所述第三屏蔽层的内侧，所述第四屏蔽层的材质为聚乙烯，用于慢化并吸收中子。

进一步优选的，所述第一屏蔽层的厚度为30mm；所述第二屏蔽层的厚度为0.8mm；所述第三屏蔽层的厚度为0.7mm；所述第四屏蔽层的厚度为3mm。

优选的，所述箱体具有屏蔽门安装面，所述屏蔽门安装面的上端和底端分别设有滑轨，所述屏蔽门的上端和底端分别设有滑槽，所述滑槽上设有滑轮，所述滑轮在所述滑轨上移动，从而带动所述屏蔽门在所述箱体上滑移。

优选的，所述第一移动平台、第二移动平台、第三移动平台均包括：

第一底座，滑设在相应导轨上，由第一电机驱动，沿相应导轨方向运动；

滑轨，安装在所述第一底座上，与相应导轨方向垂直；

第二底座，平行所述第一底座滑设在所述滑轨上，由第二电机驱动，沿所述滑轨运动；所述第二底座上设置有多个第一固定柱；

升降装置，设置于所述第二底座上；所述升降装置包括升降驱动电机、升降驱动杆和升降平台；所述升降平台具有第一螺纹孔和多个第二通孔；所述升降驱动杆通过所述第一螺纹孔穿设于所述升降平台；所述多个第一固定柱穿设于所述多个第二通孔内；所述升降驱动电机驱动所述升降驱动杆转动，带动所述升降平台在垂直于所述第二底座所在平面的方向运动；所述升降平台上设置有多个第二固定柱；

第三底座，架设在所述第一固定柱上；所述第三底座上具有多个第三通孔；所述多个第二固定柱经由所述多个第三通孔穿设于所述第三底座上；

运动台，架设在所述第二固定柱上，与所述升降平台同步运动。

进一步优选的，所述平台装置还包括俯仰台，设置于所述运动台上；

所述俯仰台包括第一台面、第二台面和俯仰调节螺栓；

所述第二台面与所述运动台相接，固定于所述运动台上；

所述第一台面通过所述俯仰调节螺栓架设于所述第二台面的上方；其中，所述第一台面设有多个第四通孔，所述第四通孔为螺纹结构；所述第二台面设有与所述第四通孔数量相同的螺栓插槽；所述第四通孔与所述螺栓插槽的位置一一对应；所述俯仰调节螺栓的中部与所述第四通孔螺纹连接，所述俯仰调节螺栓的一端设置于所述螺栓插槽内；所述第一台面根据所述俯仰调节螺栓转动产生相应倾斜。

进一步优选的，所述平台装置还包括旋转台，设置于所述运动台和俯仰台之间；

所述旋转台包括旋转驱动电机、固定部和旋转盘；所述旋转盘设置于所述固定部上；所述旋转驱动电机驱动所述旋转盘在所述固定部上旋转。

进一步优选的，所述平台装置还包括激光校准器，所述激光校准器包括夹设部和激光发射器，所述激光发射器固定在所述夹设部的一端，所述夹设部的另一端具有夹爪，所述夹爪夹持所述第一台面的边缘，使所述激光发射器的激光出射方向平行所述第一台面所在平面。

优选的，所述放射源包括²⁴¹Am、¹³⁷Cs、⁶⁰Co中的一种。

优选的，所述X光机平台和放射源平台的移动量程为0～80cm；所述探测器平台的移动量程为0～70cm。

本发明实施例提供的检测系统，可以实现一个较低本底的实验环境，屏蔽宇宙射线的软成分和环境中⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th衰变链中各元素的放射性，且能够根据需要对放射源和仪表的位置进行精确调整，操作简单，可控性高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的屏蔽箱的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的箱体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的平台系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的系统底板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的X光机平台的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的放射源平台的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的放射源固定夹具的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的探测器平台的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第一底座的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的转动滤波架的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的俯仰台和激光校准器的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的旋转台的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的检测系统包括屏蔽箱和平台装置两部分，屏蔽箱能够为监测仪表的校准与检定提供了一个较低本底的实验环境，满足探测使用需求，保证测量精度；平台装置容置在屏蔽箱内，能够根据需要对放射源和仪表的位置进行精确调整，操作简单，可控性高。

下面首先介绍屏蔽箱，图1为本发明实施例提供的屏蔽箱的结构示意图。如图所示，本发明实施例的屏蔽箱1包括：箱体11和屏蔽门12。

屏蔽门12安装在箱体11上，其中，屏蔽门12可以为双开门，为了方便屏蔽门12的开启和关闭双开门上分别设有把手13，操作人员可以通过左右滑移双开门来实现屏蔽门12的开启或关闭。

具体的，箱体11的正面为屏蔽门安装面111，屏蔽门安装面111的上端和底端分别设有滑轨(图中未示出)，屏蔽门12的上端和底端分别设有滑槽(图中未示出)，滑槽上设有滑轮，滑轮在滑轨上移动，从而带动屏蔽门12在箱体11上左右滑移，实现屏蔽门12的开启或关闭。

为了屏蔽宇宙射线的软成分和环境中⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th衰变链中各元素的放射性，箱体11和屏蔽门12均由屏蔽层构成，如图2所示，屏蔽层包括第一屏蔽层112、第二屏蔽层113、第三屏蔽层114和第四屏蔽层115。

其中，第一屏蔽层112为主屏蔽层，第一屏蔽层112的材质为铅，用于屏蔽环境中的伽马射线。但铅屏蔽层本身能产生次级X射线或者特征X射线，将影响环境仪表的校准检定，因此在铅屏蔽层内侧设计了第二屏蔽层113、第三屏蔽层114和第四屏蔽层115。

第二屏蔽层113设置在第一屏蔽层112的内侧，第二屏蔽层113的材质为镉，用于吸收能量为73keV的铅K壳层特征X射线以及屏蔽箱1内的能量范围为100keV～300keV低能散射射线。

第三屏蔽层114设置于第二屏蔽层113的内侧，第三屏蔽层114的材质为不锈钢，用于吸收能量为22keV镉的K壳层X射线。

第四屏蔽层115设置于第三屏蔽层114的内侧，第四屏蔽层115的材质为聚乙烯，用于慢化并吸收中子。

屏蔽层材料的种类以及厚度也决定着本底放射性强弱，在本例中，第一屏蔽层112的厚度优选为30mm；第二屏蔽层113的厚度优选为0.8mm；第三屏蔽层114的厚度优选为0.7mm；第四屏蔽层115的厚度优选为3mm。

此外，为了保证屏蔽箱1的密封性，在屏蔽门12的四周设有屏蔽密封结构(图中未示出)，有效的防止环境中的宇宙射线从屏蔽门12和箱体11的连接处进入。

屏蔽箱1可以实现一个较低本底的实验环境，屏蔽宇宙射线的软成分和环境中⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th衰变链中各元素的放射性，保证测量精度。此外，在屏蔽箱内部做放射性实验时可以屏蔽射线，保证实验人员的安全。

下面介绍平台装置，平台装置容置在上述屏蔽箱内，图3为本发明实施例提供的平台装置2的示意图。如图所示，平台装置2包括：系统底板21、X光机平台22、放射源平台23、探测器平台24和转动滤波架25。

系统底板21，具体如图4所示，具有第一导轨211、第二导轨212和第三导轨213，第二导轨212的长度与第一导轨211的长度相等,且第二导轨212平行于第一导轨211设置；第三导轨213垂直于第一导轨211和第二导轨212，且设置在第一导轨211和第二导轨212的一端；第三导轨213的长度大于第一导轨211和第二导轨212之间的间距。其中，第一导轨211、第二导轨212和第三导轨213结构相同，均包括固定平台2111、两条轨道2112、第一滑块(图中未示出)和丝杠2113；两条轨道2112平行安装在固定平台2111的上；丝杠2113位于两条轨道2112中间，并平行于两条轨道2112，由第一电机214驱动转动；第一滑块设置在丝杠2113上，随丝杠2113的转动沿丝杠2113运动。系统底板21优选采用铝合金材料制成。

X光机平台22，具体如图5所示，包括第一移动平台221和X光机222，第一移动平台221滑设在第一导轨211上，沿第一导轨211方向运动；X光机222设置在第一移动平台221上，产生水平出射的X射线束。

放射源平台23，具体如图6所示，包括第二移动平台231和放射源固定夹具232，第二移动平台231用于放置放射源固定夹具232；第二移动平台231滑设在第二导轨212上，沿第二导轨212方向运动；放射源固定夹具232设置在第二移动平台231上，具体的，放射源固定夹具232的结构示意图如图7所示，放射源固定夹具232为圆环结构，底部具有固定连接部2320，固定在第二移动平台231上；放射源固定夹具232可以用于固定不同的放射源，例如²⁴¹Am、¹³⁷Cs、⁶⁰Co等，操作人员可以根据需要选择合适的放射源。

探测器平台24，具体如图8所示，包括第三移动平台241和探测器(图中未示出)，第三移动平台241滑设在第三导轨213上，沿第三导轨213方向运动；第三移动平台241上用于放置探测器。探测器用于接收X光机平台22射出的X射线束或放射源平台23射出的放射源射线。

在本例中，X光机平台22和放射源平台23的移动量程为0～80cm；探测器平台24的移动量程为0～70cm。

进一步的，结合图5、图6和图8所示，用于承载X光机222的第一移动平台221和用于承载放射源的第二移动平台231的结构相似，均包括第一底座2211、滑轨2212、第二底座2213、升降装置2214、第三底座2215和运动台2216；用于承载探测器的第三移动平台241与第二移动平台231的结构也相似，区别在于，第三移动平台241上不设有滑轨。

其中，第一底座2211，平行于相应导轨所在平面并且滑设在相应导轨上，沿相应导轨方向运动；具体的，以第一移动平台221为例，第一底座2211的底面两侧设有两排第二滑块22111，如图9所示，每排可以设有两个第二滑块22111，结合图5和图9所示，所述两排第二滑块22111滑分别滑设在第一导轨211的两条轨道2112上，并且两排第二滑块22111之间的距离与两条轨道2112之间的距离相等；第一底座2211的底面与第一滑块固定连接。当X光机平台22需要沿第一导轨211方向调整位置时，可以通过第一电机214驱动丝杠2113转动，带动第一滑块沿丝杠2113运动，从而实现第一底座2211沿第一导轨211运动。

滑轨2212，安装在第一底座2211上，以第一移动平台221为例，如图5所示，滑轨2212与第一导轨211的方向垂直。

第二底座2213，平行第一底座2211并滑设在滑轨2212上，由第二电机215驱动，沿滑轨2212方向运动，即沿垂直第一导轨211方向运动；第二底座2213上设置有多个第一固定柱22131，第一固定柱22131为圆柱型，多个第一固定柱22131分别设置在第二底座2213的两侧。

升降装置2214，设置在第二底座2213上；升降装置2214包括升降驱动电机22141、升降驱动杆22142和升降平台22143；升降平台22143具有第一螺纹孔；具体的，第一螺纹孔位于升降平台22143的中心，升降驱动杆22142通过第一螺纹孔穿设于升降平台22143，升降驱动电机22141驱动升降驱动杆22142转动，带动升降平台22143在垂直于第二底座2213所在平面的方向运动。当X光机平台22需要沿垂直于系统底板21所在平面方向运动时，可以通过升降驱动电机22141驱动升降驱动杆22142转动，带动升降平台22143运动，从而实现X光机平台22在垂直于系统底板21所在平面的方向运动。升降平台22143上还设置有多个第二固定柱221431，多个第二固定柱221431分别设置在升降平台22143的两侧，随升降平台22143同步运动。

第三底座2215，架设在第一固定柱22131上，具体的，升降平台22143上还设有多个第二通孔，第二通孔的位置与多个第一固定柱22131的位置相对应，多个第一固定柱22131穿设于多个第二通孔内，一端与第二底座2213的上表面固定连接，另一端与第三底座2215的下表面固定连接，从而实现第二底座2213和第三底座2215之间的固定，第二底座2213和第三底座2215之间距离即为第一固定柱22131的长度，升降平台22143通过多个第一固定柱22131在第二底座2213和第三底座2215之间垂直运动。

运动台2216，架设在第二固定柱221431上，与升降平台22143同步运动；具体的，第三底座2215上具有多个第三通孔，多个第三通孔的位置与多个第二固定柱221431的位置相对设置，多个第二固定柱221431经由多个第三通孔穿设于第三底座2215上，一端与升降平台22143的上表面相连，另一端与运动台2216的下表面相连。升降平台22143与运动台2216之间的距离是固定的，即为第二固定柱221431的长度，当升降平台22143运动时，带动升降平台22143上的多个第二固定柱221431相对运动，从而使运动台2216随升降平台22143同步运动。

转动滤波架25，具体如图10所示，包括连接部251和支撑杆252；结合图3、图4和图10所示，连接部251设置在系统底板21上并位于第一导轨211和第二导轨212之间；连接部251的一端与系统底板21铰接；连接部251可根据需要在平行系统底板21所在平面转动；支撑杆252的一端与连接部251的另一端相接，并垂直于系统底板21设置，具体的，支撑杆252与连接部251通过转动伸缩部件连接，支撑杆252可以在连接部251上3600旋转，也可以在连接部251上竖直伸缩；支撑杆252的另一端具有过滤片固定器2521，过滤片固定器2521中夹设滤波片。当使用X光机平台22和探测器平台24进行操作时，将连接部251旋转，从而带动支撑杆252旋转至第一位置，再将支撑杆252进行旋转伸缩调整，使X射线束中心、过滤片固定器2521中心和探测器中心在同一直线上；当使用放射源平台23和探测器平台24进行操作时，连接部251旋转带动支撑杆252旋转至第二位置，再将支撑杆252进行旋转伸缩调整，使放射源射线的中心、过滤片固定器2521中心和探测器中心在同一直线上。

为了实现能够精确的控制X光机222出射X射线束的方向以及放射源出射放射源射线的方向，如图5和图6所示，在X光机平台22和放射源平台23上还设有俯仰台2217，设置在运动台2216上，具体如图11所示，所述俯仰台2217包括第一台面22171、第二台面22172和俯仰调节螺栓22173；其中，第二台面22172与运动台2216相接，并固定在运动台2216上；第一台面22171通过俯仰调节螺栓22173架设于第二台面22172的上方；具体的，第一台面22171设有多个第四通孔，第四通孔为螺纹结构；第二台面22172设有与第四通孔数量相同的螺栓插槽，且螺栓插槽的位置与第四通孔一一对应；在本例中，第一台面22171和第二台面22172均为长方形，第四通孔的数量为两个，分别设置在第一台面22171的两个对角处。当X射线束和放射源射线的出射方向需要调节时，可以旋转其中一个俯仰调节螺栓22173，第一台面22171根据俯仰调节螺栓22173转动产生相应倾斜，使第一台面22171和第二台面22172之间的角度发生相应变化，从而调节X射线束和放射源射线的出射方向。

由于X光机平台22、放射源平台23与探测器平台24之间的距离较远，因此在X光机平台22和放射源平台23还设有激光校准器2218，具体的，如图11所示，激光校准器2218包括夹设部22181和激光发射器22182，激光校准器2218安装在第一台面22171上，其中，激光发射器22182固定在夹设部22181的一端，夹设部22181的另一端具有夹爪，夹爪夹持第一台面22171的边缘，使激光发射器22182的激光出射方向平行第一台面22171所在平面，这样可以保证激光发射器22182的激光与X射线束和放射源射线的方向平行。在探测器平台24上设有激光接收器(图中未示出)，以X光机平台22为例，激光接收器的安装位置是根据X光机222、探测器和激光发射器22182的位置设置的，当激光接收器接收到激光发射器22182发射的激光时，说明X射线束中心、过滤片固定器2521中心和探测器中心在同一直线上。

此外，为了更加灵活的调整X光机222出射X射线束的方向，平台装置2还包括旋转台2219，设置在所述运动台2216和俯仰台2217之间，具体如图5和图12所示，旋转台2219包括旋转驱动电机22191、固定部22192和旋转盘22193；旋转盘22193设置在固定部22192上，旋转驱动电机22191驱动旋转盘22193在固定部22192上旋转，带动俯仰台2217上的X光机222旋转，从而调节X射线束的方向。

本发明检测系统的具体工作过程如下：

首先，打开屏蔽箱1的屏蔽门12，将平台装置2平稳放置在箱体11内，接通平台装置2的电源，平台装置2的数据线、电源线等线缆均设置于箱体11的屏蔽层内，线缆出口的第一端设置在箱体11的外壁上，线缆出口的第二端设置在箱体11的内壁上，第一端与第二端之间由通道连接，第一端与第二端不在同一水平位置，从而避免环境中的宇宙射线从线缆出口进入。

其次，根据需要选取X光机平台22和放射源平台23中的一个使用，以选取X光机平台22为例，控制X光机平台22在第一导轨211上运动到达工作位置，控制探测器平台24在第三导轨213上运动到达工作位置。

开启激光校准器2218，发射激光，通过升降装置2214调节使X光机平台22发射出的激光射向探测器平台24上的激光接收器同一水平位置，从而使得X光机平台22和探测器平台24在同一水平位置。

通过精确多维调节俯仰台2217和旋转台2219，使探测器平台24上的激光接收器能够接收到X光机平台22上的激光校准器2218发射的激光，即X射线束中心和探测器中心在同一直线上。

旋转转动滤波架25，调整支撑杆252，使X射线束中心打在转动滤波架25的指定位置，使得X射线束的中心、过滤片固定器2521中心和探测器中心在同一直线上。放射源平台23的调整与上述方法相似，不再赘述。

最后，关闭屏蔽门12，开启测试。

本发明实施例提供的检测系统，可以实现一个较低本底的实验环境，屏蔽宇宙射线的软成分和环境中⁴⁰K、²³⁸U和²³²Th衰变链中各元素的放射性，且能够根据需要对放射源和仪表的位置进行精确调整，操作简单，可控性高。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。