一种α粒子测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于核检测设备技术领域，具体涉及一种α粒子测量仪。
【背景技术】
[0002]α粒子测量仪是利用α粒子与探测器介质相互作用特性对α粒子进行测量的核仪器，它可分为α强度测量仪和α能谱测量仪二类。现有的α强度测量仪，为满足不同用户的需求，其产品呈现出不同量程、不同档次、不同外形，有造价便宜的闪烁计数仪，有测表面放射性污染的α表面污染仪，有测α放射性样品比活度极低的低本底α测量仪，有用于核物理实验的配置真空系统和标准源的α活度测量仪。这些仪器基本结构和原理相似，一般由探测器和屏蔽体、测量和数据处理单元、电源和通讯单元、分析软件等模块组成，当探测器受α射线照射时，产生电离电荷，收集这些电离电荷，使它产生电信号，经多次放大成形后，可以了解入射射线的情况，结合相关理论从而可以定性或定量实现α辐射体的测量。
[0003]对岩石和土壤等α辐射样品的测量，特别是用于找铀矿的21°Ρο法的强α辐射体测量，现有仪器设备适用性差。现有满足岩石和土壤等α辐射样品测量的仪器多为大型仪器，这类仪器以用途广、功能多、可同时测量多种射线为主要特征，其探头及装置要考虑测量的多样性，必须有周全的屏蔽装置和相应电路，对单个领域(如找铀矿的21°Ρο的α粒子的测量)的测量呈现出“质量过剩”，多余功能用户用不到。存在的客观缺点:一则在样品多的情况时，因操作较繁琐和测量通道有限制约工效；二则体积大、重量大、价格贵，影响了仪器流动性和普及性；三则多用途性反而一定程度影响了单类射线测量精度和单一核素的准确快速测量；四则造成仪器更新换代速度慢、操作复杂、保管维护任务艰巨；五则难以实现小型化和一体化的要求。这些缺点给测量工作造成了诸多不便，因此研制适用性强、抗干扰能力强、工效尚、探测效率尚、性价比尚的仪器设备是有重要意义的。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种工效高、功耗低、本底低、读数自动归一、电脑操控、性能稳定、性价比高等特点的α粒子测量仪，该测量仪特别适用于氡子体法找矿及找构造中21°Ρ0样品的放射性强度测量，也可供环境保护、劳动防护、放射性监测、食品检验、文物考古、地震预报、放射性找水、地质灾害防治、原子能农业应用研究等领域的样品α粒子测量。为实现上述目的本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]—种α粒子测量仪，其特征在于，主要由探测器、信号调理甄别模块、主控模块、通讯模块和电源模块组成；所述探测器为金硅面皇半导体探测器，设置5个采集通道，每个通道均将探测器与电荷灵敏放大器密封至一个多层屏蔽装置中，通过双屏蔽电缆线与信号调理甄别模块后续电路进行数据传输；所述信号调理甄别模块包括前置电荷灵敏放大器、信号主放大器、甄别器，甄别器输出脉冲信号至主控模块；所述主控模块主要包括微处理器及其外围电路和嵌入式程序两部分，微处理器采用ARM控制器，接收检测参数并将结果通过通讯模块传入电脑终端；所述通讯模块采用MosBus通讯协议完成数据的发送和接收；所述程序模块包括微处理器端程序和电脑端程序，微处理器端程序完成数据采集和发送，电脑端程序对数据进一步分析整理和提供人机界面。
[0006]具体的，所述电源模块包括低压模块和高压模块，低压模块给各电路模块供电，高压模块给探测器提供偏置电压。
[0007]具体的，所述探测器、信号调理模块、主控模块、通讯模块均与电源系统相连接，所述电源系统由EMI滤波器、变压器、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，所述变压器为R型一体化灌封变压器。
[0008]探测器采用金硅面皇半导体探测器，使得性能稳定可靠和使用方便简单，使得探测效率高和分辨率高。设置五个采集通道，其装置器一面可装样品，另一面可装标准源，可随时对仪器性能进行标定检验，达到提高设备高功效的目的。每个通道信号调理模块中设置电荷灵敏放大器做为前置放大器，前置放大器与探测器相连接，通过前置放大器对探测器提供的信号做预处理，得到信号后将信号传入信号放大器再次放大，信号经甄别器筛选，将输出信号送入微处理器进行处理、分析后显示测量结果。
[0009]为实现小型化和一体化的目的，本实用新型只测α粒子，从而省去笨重铅室屏蔽，探测器结构中采用屏蔽装置，用于降低外部环境的辐射本底，并将前置放大器与探测器一体化密封至多层屏蔽装置中，实现探测结构全封闭避光。探测器将α射线转换成微弱电信号后，受到传输电缆分布电容的影响，使传递至测量仪器输入端的信号幅度大大降低，很弱的电磁干扰信号都可能引起假计数，为了减少引线串扰及电磁屏蔽，提高系统的稳定性，本实用新型采用双屏蔽电缆线来传输探测器的输出信号，消除外界电磁干扰引起的假计数；而探测器和电荷灵敏放大器一起密封在一个金属壳内，缩短二者之间的引线长度。这一设计保证了本实用新型的低本底的同时降低了设备由于较多的屏蔽系统带来的仪器的体积的庞大，使得本实用新型结构更加小巧。
[0010]同时本实用新型的电源系统由EMI滤波器、变压器、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，变压器为R型一体化灌封变压器，使得安装方便，噪声低，坚固抗震，密封防水，防潮。
[0011]另外本实用新型微处理器采用嵌入式程序，并通过微处理器终端与电脑终端相结合实现设备操作的智能化和简单化。
【附图说明】
[0012]图1本实用新型模块组成图；
[0013]图2本实用新型信号采集系统组成图；
[0014]图3本实用新型样品装置器侧视示意图；
[0015]图4为本实用新型样品装置器的俯视示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明，需要指出的是以下实施方式仅是以例举的方式对本实用新型所做的解释性说明，但本实用新型的保护范围并不仅限与此，所有本领域的技术人员以本实用新型的精神对本实用新型所做的等效的替换均落入本实用新型的保护范围。
[0017]实施例1
[0018]一种α粒子测量仪，如图1所示，主要由探测器、信号调理甄别模块、主控模块、通讯模块、电源模块、程序模块组成。探测器采用金硅面皇半导体探测器，设置5个采集通道，每个通道均将探测器与电荷灵敏放大器密封至一个多层屏蔽装置中，通过双屏蔽电缆线与信号调理甄别模块后续电路进行数据传输。信号调理甄别模块如图2所示，包括前置电荷灵敏放大器、信号主放大器、甄别器，甄别器输出脉冲信号至主控模块。主控模块主要包括微处理器及其外围电路和嵌入式程序两部分，微处理器采用ARM控制器，接收检测参数并将结果通过通讯模块传入电脑终端。述通讯模块采用MosBus通讯协议完成数据的发送和接收；程序模块包括微处理器端程序和电脑端程序，微处理器端程序完成数据采集和发送，电脑端程序对数据进一步分析整理和提供人机界面。
[0019]实施例2
[0020]—种α粒子测量仪，如图1所示，主要由探测器、信号调理甄别模块、主控模块、通讯模块、电源模块、程序模块组成；所述探测器为金硅面皇半导体探测器，考虑到半导体探测器的性能跟灵敏度直径有密切关系，灵敏度直径越大，则探测范围越大，探测灵敏度越高，相应价格也越高，因此本例中采用半导体探测器的灵敏区直径为20mm，电阻率为2?3k Ω.cm，反向漏电流< 14六，偏压为12￥时耗尽层厚度> 100 μ m，远超4Mev的α射线在该材料中的射程。为提高设备的功效，设置5个采集通道，样品架结构如图3-4所示。每个通道均将探测器与电荷灵敏放大器密封至一个多层屏蔽装置中，通过双屏蔽电缆线与信号调理甄别模块进行数据传输。信号调理甄别模块包括前置电荷灵敏放大器、信号主放大器、甄别器，甄别器输出脉冲信号至主控模块；主控模块主要包括微处理器及其外围电路和嵌入式程序两部分，微处理器采用ARM控制器，接收检测参数并将分析结果通过通讯模块传入电脑终端进一步处理，实现α粒子测量的智能化和简单化。通讯模块采用MosBus通讯协议完成数据的发送和接收，程序模块包括微处理器端程序和电脑端程序，微处理器端程序完成数据采集和发送，电脑端程序对数据进一步分析整理并提供人机界面，实现设备读数自动归一、电脑操控等功能。
[0021]电源模块包括低压模块和高压模块，低压模块给各电路模块供电，高压模块给探测器提供偏置电压。探测器、信号调理模块、主控模块、通讯模块均与电源系统相连接，电源系统由EMI滤波器、变压器、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，变压器为R型一体化灌封变压器，结构合理，安装方便，噪声低，坚固抗震，密封防水防潮。
【主权项】
1.一种α粒子测量仪，其特征在于，主要由探测器、信号调理甄别模块、主控模块、通讯模块和电源模块组成；所述探测器为金硅面皇半导体探测器，设置5个采集通道，每个通道均将探测器与电荷灵敏放大器密封至一个多层屏蔽装置中，通过双屏蔽电缆线与信号调理甄别模块后续电路进行数据传输；所述信号调理甄别模块包括前置电荷灵敏放大器、信号主放大器、甄别器，甄别器输出脉冲信号至主控模块；所述主控模块主要包括微处理器及其外围电路和嵌入式程序两部分，微处理器采用ARM控制器，接收检测参数并将分析结果通过通讯模块传入电脑终端；所述通讯模块采用MosBus通讯协议完成数据的发送和接收。2.如权利要求1所述的一种α粒子测量仪，其特征在于，所述电源模块包括低压模块和高压模块，低压模块给各电路模块供电，高压模块给探测器提供偏置电压。3.如权利要求1所述的一种α粒子测量仪，其特征在于，所述探测器、信号调理模块、主控模块、通讯模块均与电源系统相连接，所述电源系统由EMI滤波器、变压器、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，所述变压器为R型一体化灌封变压器。
【专利摘要】本实用新型属于核检测设备技术领域，涉及一种α粒子测量仪，包括探测器、信号调理模块、主控模块、通讯模块、电源模块、程序模块。探测器为金硅面垒半导体探测器，设置5个采集通道，每个通道均将探测器与电荷灵敏放大器密封至一个多层屏蔽装置中，通过双屏蔽电缆线与信号调理甄别模块后续电路进行数据传输。主控模块微处理器采用ARM控制器，接收检测参数并将结果通过通讯模块传入电脑终端。通讯模块采用MosBus通讯协议完成数据的发送和接收，程序模块微处理器端程序完成数据采集和发送，电脑端程序对数据进一步分析整理和提供人机界面。本实用新型具有工效高、功耗低、本底低、电脑操控、性能稳定、性价比高等有益效果。
【IPC分类】G01T1/24
【公开号】CN204758834
【申请号】CN201520096762
【发明人】董湘龙, 黄宏业, 滕润球, 肖磉, 曹晓满, 张文
【申请人】核工业二三○研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年2月8日