电离电流的测量装置和测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置和测量方法，尤其涉及一种电离电流的测量装置和测量方法。
【背景技术】
[0002]因为电离电流的大小非常小，只有pA量级。而现有的电离电流的测量装置和测量方法检测精度不高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种电离电流的检测装置和检测方法，漏电量小，检测精度高。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种电离电流的测量装置，所述电离电流的测量装置包括:
[0005]电离室，包括高压极和收集极，射线照射所述电离室时，电离室内部空气会被电离，由于高压极和收集极之间存在电压差，电离出来的离子向两极移动形成电流待测电流；
[0006]运算放大器，所述运算放大器包括正向输入端、反向输入端和输出端；所述反向输入端与所述收集极相连接，所述正向输入端接地；
[0007]标准电容，连接在所述反向输入端与输出端之间；
[0008]静电计，一端连接输出端，另一端接地；
[0009]计时器，与所述静电计相连接；
[0010]射线照射所述电离室时，所述电离室产生待测电流为所述标准电容充电；所述计时器开始计时，所述静电计测量为第一电压VI，所述计时器达到计时值时，所述静电计测量值为第二电压V2 ;所述标准电容放电，所述测量电流I = C(V2-Vl)/At，其中，I为测量电流，C为所述标准电容的电容量，At为计时时间，Vl为第一电压，V2为第二电压。
[0011]进一步的，所述电离电流的测量装置还包括:高压源，与所述高压极相连接，为所述高压极提供电压。
[0012]进一步的，所述电离室、运算放大器、标准电容、静电计、计时器和高压源之间通过连接线和连接器相连接。
[0013]进一步的，所述连接线和连接器为三同轴双层屏蔽结构，包括用来通过电流信号的内芯和用来接地和高压的内外层屏蔽层。
[0014]进一步的，所述标准电容为密封的干燥空气标准电容。
[0015]进一步的，所述标准电容放置于恒温恒湿且电磁屏蔽的干燥柜中。
[0016]为实现上述目的，本发明还提供了一种电离电流的检测方法，所述方法包括:
[0017]步骤I，射线照射电离室时，电离室产生待测电流为标准电容充电；
[0018]步骤2，计时器开始计时，静电计测量为第一电压；
[0019]步骤3，所述计时器达到计时值时，所述静电计测量为第二电压；
[0020]步骤4，所述标准电容放电，所述测量电流I = C (V2-V1) / Δ t，其中，I为测量电流，C为所述标准电容的电容量，At为计时时间，Vl为第一电压，V2为第二电压。
[0021]进一步的，所述步骤I之前还包括:开关关闭，所述标准电容放电。
[0022]进一步的，所述步骤2计时器开始计具体为，所述计时器延时计时。
[0023]本发明电离电流的检测装置和检测方法，漏电量小，检测精度高。
【附图说明】
[0024]图1为本发明电离电流的测量装置的示意图；
[0025]图2为本发明电离电流的检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]图1为本发明电离电流的测量装置的示意图，如图所示，本发明电离电流的测量装置包括:电离室1、运算放大器2、标准电容3、静电计4和计时器5。
[0028]电离室I包括高压极10和收集极11，射线照射高压极10时，收集极11产生待测电流；具体的，射线照射所述电离室1，电离室内部空气会被电离，由于高压极10和收集极11之间存在电压差，电离出来的离子向两极移动形成电流待测电流。运算放大器2，运算放大器包括正向输入端21、反向输入端22和输出端20 ;反向输入端22与收集极11相连接，正向输入端21接地。标准电容3连接在反向输入端22与输出端20之间。静电计4的一端连接输出端20，另一端接地。计时器5与静电计4相连接。
[0029]具体的，由于运算放大器的开环增益通常可取为105，相当于一个小的负压Pi加到反向输入端，则输出端将产生正的电压PO = 15Pi,因此，标准电容C两端电压为Pi+P0，此时开关S断开。当电离电流产生时，负电荷从电离室出来，输入电路产生一个负电压Pi，而输出端将产生PO = 15Pi的正压，由此，标准电容上的电压为P0+Pi，其电荷为C(P0+Pi)=Q-CiPi, Ci为输入线路和地之间的分布电容。由于运算放大器的输入电阻非常高，使得经过运放的电流很小。开环增益非常大，则电离室收集到的电荷的值在数值上等于电容与输出电位的乘积。
[0030]再如图1所示，正向输入端21与反向输入端22连接有开关6。本发明还包括:高压源7，与高压极10相连接，为高压极10提供电压。
[0031]射线照射高压极时，收集极产生待测电流为标准电容充电；计时器开始计时，静电计测量为第一电压，计时器达到计时值时，静电计测量为第二电压；标准电容放电，测量电流I = C(V2-V1)ZiAt,其中，I为测量电流，C为标准电容的电容量，At为计时时间，V1为第一电压，V2为第二电压。
[0032]进一步的，电离室、运算放大器、标准电容、静电计、计时器和高压源之间通过连接线和连接器相连接。连接线和连接器为三同轴双层屏蔽结构，包括用来通过电流信号的内芯和用来接地的两层屏蔽。标准电容为密封的干燥空气标准电容。标准电容放置于恒温恒湿且电磁屏蔽的干燥柜中。
[0033]具体的，由于测量的电流值只有几pA到十几pA，同时为了保证所有的测量结果都能够溯源至标准。因此，为了降低测量结果的统计误差，为了减小漏电，做如下处理:
[0034]I)本发明电离电流的检测装置各个结构通过连接线和连接器连接，连接线与连接器均采用三同轴双层屏蔽结构，内芯用来通过电流信号，内外两重屏蔽网接地，以便屏蔽周围电磁辐射对信号的影响；在制作接线器的过程中，严格保证各零部件的洁净和干燥，防止污染带来的绝缘电阻的降低。
[0035]2)标准电容使用密封的干燥空气标准电容，主要为了满足高绝缘、和标准电容值稳定这两个要求。
[0036]为了保证标准电容不受外界空气湿度的变化影响，以减小可能造成的漏电。采用干燥柜放置标准电容，标准电容在干燥柜内始终