一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的制作方法

本发明属于低本底放射性核素活度β-γ反符合法测量领域，具体涉及一种适用于低本底总α、β测量的同向反符合系统。

背景技术：

放射性总α、β活度测量在水质监测、环境、医疗卫生及核安全等领域都具有广泛应用，国家也出台了系列相应的标准规范。尤其在水质监测领域，GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中新修订了放射性总α、总β的检测指标要求分别为0.5Bq/L和1.0Bq/L、世界卫生组织2011年7月4日颁布的最新第四版《引用水水质准则》中将放射性总α、β的指导值提升到0.1Bq/L和1.0Bq/L。目前国内应用于该放射性活度指标测量的主要仪器设备为基于闪烁法的低本底总α、β测量仪，该类仪器由主探测器、反符合探测器、样品层以及屏蔽铅室组成。该类仪器问世30年来，虽然出现过不同形式的这类装置，但是基本的工作方式、装置结构及原理从未被革新，所谓的改进只限于放射源、样品的更换方法以及电子器件、数据的采集方式等方面。

本发明涉及的反符合系统为闪烁法低本底总α、β测量仪器的关键部件，其主要作用是为了降低宇宙射线中μ介子、环境辐射等产生的仪器本底干扰，进而提高仪器的探测能力。

传统的反符合系统装置一般为上下结构，主探测器位于样品层的上方、反符合探测器位于样品层的下方。由于要组合闪烁晶体、光电倍增管、高压模块、集成放大电路等与一体，其整体结构较大。在高度上一般会达到(70～90)cm左右，外层的屏蔽铅室就需要设计的较高，重量一般会达到(800～1000)kg，就会存在较大的重金属铅的浪费污染，并且在运输搬迁、实验室安装等方面均存在一定的困难。

本发明正是从传统反符合系统存在的以上问题考虑，首次突破实现了同向反符合系统，即实现了主探测器与反符合探测器在同一方向(上方)上的反符合修正方式。发明及实现的同向反符合系统，相对于传统方式，结构更加严密，有利于降低仪器α、β本底干扰，屏蔽效果更好。另外，在不影响仪器性能指标的条件下，极大的降低了仪器的安装高度，便于运输安装、节约成本。

与此同时，同向反符合系统及其装置的实现，为基于闪烁法的低本底β-γ符合、反符合应用提供了全新的思路，可解决之前受探测器安装、4πβ-γ符合限制等一系列问题，应用前景可观。

技术实现要素：

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种结构更加严密、仪器性能指标有一定程度的提高、安装方面、便于运输、节约成本的用于低本底总α、β测量的同向反符合系统。

本发明的技术方案是：

一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统，包括塑料闪烁体1、不锈钢外壳2、反符合探测器安装固定结构3、样品抽屉结构4、反符合探测器螺孔固定结构5、三层固定结构6、样品层抽屉7、主探测器固定结构8、反符合探测器过孔结构9、主探测器10、反符合探测器11及外层屏蔽铅室12；其中塑料闪烁体1外侧包有不锈钢外壳2，塑料闪烁体1上开有反符合探测器螺孔固定结构5，所述不锈钢外壳2相应位置预留开口，所述塑料闪烁体1上表面设有反符合探测器安装固定结构3；所述三层固定结构6上表面开有主探测器固定结构8、反符合探测器过孔结构9，所述三层固定结构6下面设有样品层抽屉7；所述三层固定结构6设于塑料闪烁体1上端；所述反符合探测器11固定于反符合探测器螺孔固定结构5内，主探测器10固定于主探测器固定结构8；所述反符合探测器11外层设有外层屏蔽铅室12。

所述所述塑料闪烁体1和三层固定结构6之间品层抽屉7对应位置设有样品抽屉结构4。

本发明的有益效果是：

与传统的反符合系统相比，本发明的同向反符合系统结构更加简单、铅屏蔽室的高度可降低约50％、重量减轻便于运输安装且节约成本。

本发明的同向反符合系统，减少了传统系统位于下方反符合探测器的安装、走线结构，密闭屏蔽效果更好，可降低仪器α、β本底的干扰，可一定程度的提高仪器性能指标。

本发明同向反符合系统的实现，为基于闪烁法的低本底β-γ符合、反符合应用提供了全新的思路，可解决之前受探测器安装、4πβ-γ符合限制等一系列问题。

附图说明

图1为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统示意图；

图2为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统剖面图；

图3为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的偏心二氧化钛涂层的塑料闪烁体示意图

图4为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的塑料闪烁体安装外壳示意图；

图5为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的样品抽屉上层：同为主探测器固定层的示意图；

图6为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的固定探测器安装组合示意图；

图7为本发明的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统及屏蔽铅室整体组装剖面图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：

一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统，包括塑料闪烁体1、不锈钢外壳2、反符合探测器安装固定结构3、样品抽屉结构4、反符合探测器螺孔固定结构5、三层固定结构6、样品层抽屉7、主探测器固定结构8、反符合探测器过孔结构9、主探测器10、反符合探测器11及外层屏蔽铅室12；其中塑料闪烁体1外侧包有不锈钢外壳2，塑料闪烁体1上开有反符合探测器螺孔固定结构5，所述不锈钢外壳2相应位置预留开口，所述塑料闪烁体1上表面设有反符合探测器安装固定结构3；所述三层固定结构6上表面开有主探测器固定结构8、反符合探测器过孔结构9，所述三层固定结构6下面设有样品层抽屉7；所述三层固定结构6设于塑料闪烁体1上端；所述反符合探测器11固定于反符合探测器螺孔固定结构5内，主探测器10固定于主探测器固定结构8；所述反符合探测器11外层设有外层屏蔽铅室12。

所述所述塑料闪烁体1和三层固定结构6之间品层抽屉7对应位置设有样品抽屉结构4。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统，如图1所示，主要结构包括：表面喷有0.5mm厚度二氧化钛粉漫反射层的塑料闪烁体1、固定安装塑料闪烁体的不锈钢外壳2、塑料闪烁体固定外壳上盖且同时为反符合探测器安装固定结构3、主探测器固定且同时为样品抽屉结构4、反符合探测器螺孔固定结构5、塑料闪烁体外壳2和上盖3和主探测器固定层4的三层固定结构6、样品层抽屉7、主探测器固定结构8、反符合探测器过孔结构9、主探测器10、反符合探测器11及外层屏蔽铅室12，共12个部件结构组成。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统具体实施为：将如图3所示的偏心二氧化钛涂层的塑料闪烁体1装进不锈钢固定外壳2，此时需要注意二氧化钛涂层预留透光口与塑料闪烁体外壳上盖3的反符合探测器固定结构5对准；然后安装塑料闪烁体外壳上盖3，安装完成后如图4所示；然后安装主探测器固定层4(如图5所示)，此时需要将主探测器固定层4上预留的反符合过孔结构与二氧化钛涂层预留投光口和反符合探测器固定结构5中心轴同心对准固定，然后利用三层固定螺孔结构6固定。整个反符合固定探测器安装组合完成后如图6所示。在如图6所示结构上安装主探测器10和反符合探测器11，整体结构示意图如图1所示。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统实现反符合修正应用的具体实施为：将安装组合完成的结构如图1所示安装于带有走线孔、样品抽屉口的铅屏蔽室如图7所示，就可以进行系统测量应用。本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统应用目的是为了降低宇宙射线中μ介子、环境辐射等产生的仪器本底干扰，进而提高仪器的探测能力。当以上涉及的干扰射线到来时，会在主探测器与反符合探测器同时产生一个脉冲信号，然后经过后续处理单元进行反符合修正处理：例如采用多道PCI、PXI等采集卡，直接将模拟脉冲信号转化为数字信号，然后利用软件进行数字化处理；也可以利用模拟信号的模拟量开关电路直接进行反符合处理等。传统的反符合方式采用主探测器在上方、反符合探测器在下方，探测器有效面积具有一定的重合区域，当以上涉及的干扰射线同时穿透主探测器、反符合探测器时即可进行反符合修正，有时甚至需要安装两个反符合探测器才能达到较好的反符合效果。本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统实现了主探测器与反符合探测器在同一侧也可以进行反符合修正处理，当以上涉及的干扰射线到达反符合探测器时，塑料闪烁体将入射粒子损耗的能量转化为闪烁光子，然后通过塑料闪烁体表面涂有的二氧化钛粉漫反射层将光子有效的传输到预留窗5，从而被反符合探测器的光电倍增管收集、放大，然后将后续处理进行反符合修正。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统及实施例能够实现效率>99％的反符合修正处理。同时，该反符合系统还可组装为反符合探测器在中心、主探测器在外围、样品抽屉层为旋转进样的多路测量仪器设备。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统的实施例结构如图7所示，相对于传统的方法，本发明应用后仪器设备的高度由原来的75cm降低为42cm，仪器重量由原来的850kg降低为550kg，由于减少了下方反符合探测器走线开孔，仪器的密闭性得到一定程度的改善，性能指标得到一定的提高。

本发明提出的一种用于低本底总α、β测量的同向反符合系统并不限于以上所述的实施例，本领域的技术人员根据本发明的技术方案而得出的其他实施方式，满足同向反符合修正特征的处理方式，同样属于本发明的技术创新范畴。