一种热释光探测器退火装置及包括其的热释光探测器的制作方法

本实用新型涉及热释光测量领域，特别是涉及一种热释光探测器退火装置及包括其的热释光探测器。

背景技术：

随着核技术应用的不断深入及发展，辐射防护工作越来受到重视，特别是人工辐射实践中对广大职业人员和公众的潜在危害，需要确定放射职业人员的个人剂量。个人剂量监测通过佩戴个人剂量计或其他方式对个人受照剂量进行测定，不仅可以对职业放射工作人员进行职业照射监测，也可以对受照射的非放射工作人员进行剂量确定。

目前应用最广泛的个人剂量监测技术是基于热释光技术的探测元件，其主要成分是lif(mg，cu，p)或lif(mg，ti)等。之前热释光探测元件主要是粉末状，随着近些年应用领域的广泛和放射人员数量的增加，逐步演变成热释光剂量片(圆形、方形等)。国家职业卫生标准gbz128-2016明确指出：在仅有光子辐射，而且光子能量≥15kev时，使用常规光子个人剂量计监测hp(10)。对于强贯穿辐射和弱贯穿辐射的混合辐射场，弱贯穿辐射的剂量贡献≤10％时，一般只监测hp(10)；弱贯穿辐射的剂量贡献＞10％时，使用能识别两者的鉴别式个人剂量计。对于中子和γ射线混合辐射场，当中子剂量与γ剂量的比值不超过10％，可只用光子剂量计测定光子剂量，然后根据光子剂量监测结果和两者粗略比值计算总剂量；对于中子和γ射线混合辐射场，当中子剂量与γ剂量的比值超过10％，原则上使用能分别测量中子剂量和光子剂量的鉴别式个人剂量计(中子剂量测量可使用：固体核径迹探测器，tld反照率剂量计等)，分别测定中子和光子的个人剂量当量，然后计算总剂量。从事可能引起非均匀照射的操作时，工作人员除佩带常规个人剂量计外，还要求在身体可能受到较大照射的部位佩带局部剂量计(如眼晶体剂量计、腕部剂量计、指环剂量计或足踝剂量计等)，要求工作人员近距离进行密封源操作时，需要在手指上另外佩带指环剂量计。

热释光是一种材料受到电离辐射照射后经加热所致发射光信号。被辐照的材料中形成的电子陷阱受加热激发后，会释放陷阱中的电子，从而发光，它的强度(或释放陷阱中电子的数量)直接与材料中接受的剂量有关。在热释光剂量方法中，通过适当的刻度方法，可用相关信号来测量辐射剂量。热释光的机制是复杂的，但一般理论模型已经提出，每个热荧光体有自己的模型，与模型对应的特定材料显示出非常不同的特征。

(1)有的tld材料的组织等效性好，有的几乎相当于组织材料；

(2)用于个人及环境监测的tld应有足够高的灵敏度和准确性；

(3)商业可用性强，作为小型固体探测器都适用于手动和自动处理；

(4)适宜测量皮肤和肢体剂量；

(5)在不同环境条件下大多数tld材料具有优良的长期稳定；

(6)具有易加工性；

(7)可复用性好；

(8)线性响应好，剂量和剂量率测量范围大。

使用热释光探测元件前需要对其退火，以便消除探测元件中残存的辐射累计剂量(形成的电子陷阱)；退火程序及退火温度对其影响很大。采用退火装置退火后，剂量片释放出残留内部的全部能量，进而可以开始下次的剂量测量工作。因此，严格把控热释光探测元件的退火程序显得特别重要。不同tld材料应当使用不同的的退火程序。如，lif(mg,cu,p)材料的主峰温度在240度，因此相应的测量最高温度可设在240度；同理，退火温度也要求设置240度，退火时间5-10min。设置温度太低，残留信号；温度过高，损坏探测元件的同时也会引起红外噪声信号的增加。热释光探测元件的优势就是可重复利用，但在重复应用前的退火是必须经历的过程，而退火装置则是退火过程中的重要介质。经过多年的实践和经验累积，发现目前退火装置存在的问题：

1)温度不准确(加热炉子掀开盖子，温度骤然降低，后续需要一定时间才能升温到所需的温度或者设定温度不准)，未能实时监控；锁定温度的时间不准确；

2)退火存放热释光探测元件的托盘尺寸受限，退火盘尺寸锁定，每次退火量小；

3)人手放探测元件，人为铺平，人为为托盘上面加盖，人为取出，有自然冷却的，也有风扇冷却的。容易引来人为造成的污染和退火条件把控不准确，浪费劳动力；过程繁琐、工作效率低、容易出错；

4)加热托盘受热不均匀。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高退火效率的可实现自动化的热释光探测器退火装置及包括其的热释光探测器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种热释光探测器退火装置，包括退火室和内置在退火室的样品托盘传送装置，所述退火室包括依次连通的进样室、加热室和冷却室，所述样品托盘传送装置用于将样品托盘按预设条件从进样室传送到加热室加热后再送到冷却室冷却；所述加热室内设有加热元件，所述冷却室内设有冷却元件。

进一步地，所述样品托盘传送装置包括传送导轨、电磁吸头和动力机构，所述电磁吸头用于吸附样品托盘，所述电磁吸头与动力结构连接，所述动力机构用于驱动所述电磁吸头在传送导轨上移动。

进一步地，所述传送导轨包括通过支撑柱连接在退火室内的水平导轨，所述动力机构包括水平电机和升降电机，所述电磁吸头通过机械臂与水平电机和升降电机连接，所述水平电机驱动机械臂在水平导轨上水平移动，所述升降电机通过机械臂驱动电磁吸头的升降。

进一步地，所述机械臂包括水平移动块和能相对水平移动块升降的移动臂，所述水平移动块通过水平电机驱动在水平导轨上移动，所述移动臂为l型臂，所述水平移动块上设有与l型臂的一侧臂配合升降的滑槽，所述l型臂的另一侧壁的端部与电磁吸头连接。

进一步地，所述电磁吸头的数量为两个，对应的，所述机械臂有两个。

进一步地，还包括样品托盘，所述样品托盘的中部设有铁块，用于与所述电磁吸头配合吸附。

进一步地，所述样品托盘上设有能放置多个剂量片的凹槽。

进一步地，所述进样室与加热室的连接处、所述加热室和冷却室的连接处均通过防尘罩连接。

进一步地，所述进样室包括进样门和设在进样室底板上的准备平台，所述准备平台用于放置样品托盘。

进一步地，所述加热室包括检查门和设在加热室底板的加热平台，用于与加热元件配合加热，所述加热平台用于放置并加热样品托盘。

进一步地，所述冷却室包括出样门和设在冷却室底板上的冷却平台，所述冷却平台用于放置并冷却样品托盘。

进一步地，所述加热平台上设有能自动调节水平的震动装置。

进一步地，所述加热室内还设有温度感应器和/或定时器和用于显示监测数据的显示屏。

另一方面，提供一种热释光探测器，包括所述的热释光探测器退火装置。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

(1)本实用新型通过样品托盘传送装置可以实现样品托盘的自动传送，能自动传送到加热室和冷却室，大大提高工作效率，不需要进行人为加盖加热和人为取出进行冷却，减少人为造成的污染和退火不准确，提高工作效率和退火效率，而且减少因掀开加热炉盖造成温度骤然降低的发生，减少再次升温以及可能产生的错误，使样品托盘的加热更加准确。为了更好的监控加热室和冷却室内的温度和反应时间，还可以设置温度感应器和定时器，可自动调节温度，并控制时间，使退火过程波动小，精度准确。

(2)本实用新型的样品托盘可以选择较大的加热托盘，一次可放多片剂量片，并且可设置振动器震动托盘，自动调水平，平铺探测元件，提高准确率。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的热释光探测器退火装置的退火室的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的热释光探测器退火装置的样品托盘传送装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的热释光探测器退火装置的样品托盘的一个实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域技术人员。

本实用新型提供一种热释光探测器退火装置的实施例，如图1至图3所示，包括退火室和内置在退火室的样品托盘传送装置，退火室包括依次连通的进样室2、加热室3和冷却室4，样品托盘传送装置用于将样品托盘12按预设条件从进样室2传送到加热室3加热后再送到冷却室4冷却；加热室3内设有加热元件，冷却室4内设有冷却元件。

本实用新型在使用时，先将热释光探测元件，放入样品托盘，托盘放入进样室，通过样品托盘传送装置自动传送到加热室内部，此时加热室已加热到预定温度进行加热，加热完成后，再被自动传送到冷却室，进行快速降温，然后取出。本实用新型可以实现样品托盘的自动传送，能自动传送到加热室和冷却室，大大提高工作效率，不需要进行人为加盖加热和人为取出进行冷却，减少人为造成的污染和退火不准确，提高工作效率和退火效率，而且减少因掀开加热炉盖造成温度骤然降低的发生，减少再次升温以及可能产生的错误，使样品托盘的加热更加准确。

进一步地，样品托盘传送装置包括传送导轨、电磁吸头11和动力机构，电磁吸头11用于吸附样品托盘12，电磁吸头11与动力结构连接，动力机构用于驱动电磁吸头11在传送导轨上移动。

进一步地，传送导轨包括通过支撑柱连接在退火室内的水平导轨9，动力机构包括水平电机8和升降电机10，电磁吸头11通过机械臂与水平电机和升降电机10连接，水平电机8驱动机械臂在水平导轨上水平移动，升降电机10通过机械臂驱动电磁吸头的升降。

水平电机驱动机械臂在水平导轨上水平移动，将机械臂传送到预先设定的位置(如加热室或冷却室的对应位置)，然后升降电机通过机械臂驱动电磁吸头升降，以吸附剂量片或释放剂量片，一般情况下升降电机和水平电机的驱动是相互独立的。

进一步地，机械臂包括水平移动块21和能相对水平移动块21升降的移动臂22，水平移动块21通过水平电机8驱动在水平导轨9上移动，移动臂22为l型臂，水平移动块21上设有与l型臂的一侧臂配合升降的滑槽，l型臂的另一侧壁的端部与电磁吸头11连接。即水平移动块带动升降臂在水平导轨上移动，到达预设位置后，例如到达加热室后，升降电机先驱动升降臂下降，使电磁吸头下降到指定位置并释放剂量片，然后电磁吸头上升后驱动离开，使剂量片能进行加热。升降电机的安装位置可以设在水平导轨上，也可以安装在水平移动块的位置，直接驱动升降臂的升降。

也可以在退火室的三个室内部低端均设电驱动的传送带，也就是三个小传送小电机。

进一步地，电磁吸头11的数量为两个，对应的，机械臂有两个，两个电磁吸头分别用于从进样室到加热室之间往返和从加热室到冷却室之间往返。

进一步地，还包括样品托盘12，样品托盘12的中部设有铁块16，用于与电磁吸头44配合吸附，样品托盘一般为铝制品。

进一步地，样品托盘12上设有能放置多个剂量片的凹槽，可以增加退火量。

进一步地，进样室2与加热室3的连接处、加热室3和冷却室4的连接处均通过防尘罩7连接。

进一步地，进样室2包括进样门1和设在进样室底板上的准备平台14，准备平台14用于放置样品托盘12。

进一步地，加热室3包括检查门5和设在加热室底板的加热平台13，用于与加热元件配合加热，加热平台13用于放置并加热样品托盘12。

进一步地，加热平台13上设有能自动调节水平的震动装置，振动装置可将托盘里面的计量元件铺平，均匀，减少因放置样品托盘到凹槽时剂量片分布不均匀的问题。

进一步地，加热室4内还设有温度感应器和/或定时器和用于显示监测数据的显示屏。加热室加热到预定热温度：加热室旁边有插孔，里面可以放置高温温度计实时监控，并在加热室内进行温度设置，同时进行时间设定；加热室里的样品托盘放置在加热平台上，加热平台上设有振动器上，振动器可将托盘里面的计量元件铺平，均匀；样品托盘上有水平泡作为水平显示或者指示。

上述实施例中，加热平台工作时，电磁吸头移动至距离最远处。在电磁吸头吸住放有剂量片的托盘后，可以高速反复左右移动，起到铺平剂量片的作用。

进一步地，冷却室4包括出样门6和设在冷却室底板上的冷却平台15，冷却平台13用于放置并冷却样品托盘12。

本实用新型在使用时，1)将热释光探测元件放入样品托盘；2)样品托盘放入进样口，升降电机驱动机械臂下降吸附样品托盘后上升，然后水平电机驱动机械臂水平移动到加热平台上方，升降电机驱动机械臂下降将样品托盘放到加热平台，断开电磁吸头的吸力升降驱动机械臂上升后并驱动机械臂离开；

3)加热平台开始工作，加热室加热到预定热温度：加热室旁边有插孔，里面可以放置高温温度计实时监控，并在加热室内进行温度设置，同时进行时间设定；加热室里的样品托盘放置在加热平台上，加热平台上设有振动器上，振动器可将托盘里面的计量元件均匀；样品托盘上有水平泡作为水平显示或者指示。

4)加热完成后，驱动机械臂将样品托盘传送到冷却室，进行快速降温，然后从出样口出样。

一方面，提供一种热释光探测器，包括所述的热释光探测器退火装置。

本实用新型通过样品托盘传送装置可以实现样品托盘的自动传送，能自动传送到加热室和冷却室，大大提高工作效率，不需要进行人为加盖加热和人为取出进行冷却，减少人为造成的污染和退火不准确，提高工作效率和退火效率，而且减少因掀开加热炉盖造成温度骤然降低的发生，减少再次升温以及可能产生的错误，使样品托盘的加热更加准确。为了更好的监控加热室内的温度和反应时间，还可以设置温度感应器和定时器，可自动调节温度，并控制时间，并在显示屏上显示，使退火过程波动小，精度准确。

(2)本实用新型的样品托盘可以选择较大的加热托盘，一次可放多片剂量片，并且可设置振动器震动托盘，自动调水平，平铺探测元件，提高准确率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。