一种高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置的制作方法

本申请属于检测领域，涉及探测器辅助装置，尤其是涉及一种高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，室内装修材料百花齐放，在追求室内环境美的同时也不能轻视室内环境污染。研究证明，建筑装饰材料放射性超标，直接影响消费者特别是儿童、老人和孕妇的身体健康，使人体免疫系统受损害，并诱发类似白血病的慢性放射病。2001年底，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布了"室内装饰装修材料有害物质限量"等10项强制性国家标准，其中就包括gb6566《建筑材料放射性核素限量》。从1986年推出gb6763-86《建筑材料用工业废渣放射性物质限量》等一系列标准到gb6566《建筑材料放射性核素限量》的实施，体现了我国对室内环境放射性污染的重视。gb6566-2001从2002年1月1日起实施，2002年7月1日起正式执行，后经过修订，gb 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》针对建筑材料的放射性指标限量。gb6566《建筑材料放射性核素限量》标准中规定采用低本底多道γ能谱仪通过测量分析γ能谱来测定样品中所含的放射性核素及其含量。还可采用活性炭盒法使用γ能谱仪对室内空气或者环境进行氡含量分析。

2、高纯锗hpgeγ能谱仪广泛应用于核能、核物理研究、辐射环境监测、核安全、食品安全以及地质勘探等领域，可用于材料、土壤、生物、地质样品等天然放射性及人工放射性测量，空气中氡浓度测量，环境辐射水平调查和监测，核设施环境γ辐射监测，及海洋、石油地质、考古、放射医学和放射生物学等行业，用于质量技术监督、建工、建材、矿物、卫生疾控、环保监测、检验检疫、教学科研、厂矿企业。高纯锗能谱仪由高纯锗探测器、低温恒温器、屏蔽室、数字化谱仪、多功能谱分析软件等组成，其中，探测器一般放置在铅室中，是一款能对样品中低含量的放射性核素进行准确定性和定量分析的设备。高纯锗hpgeγ能谱仪具有高能量分辨率、多道的信号处理系统、可靠的本底屏蔽能力、集数据获取与分析于一体的谱分析软件、不受外界环境温度影响等特点。

3、锗探测器是一种具有p-i-n结构的半导体二极管，其本征(i)区域对电离辐射，特别是x射线和γ射线非常敏感。在反向偏置下，电场延伸到固有或耗尽区域。当光子与探测器耗尽体积内的材料相互作用时，就会产生载流子(空穴和电子)，并被电场扫描到p和n电极。这个电荷与入射光子在探测器中沉积的能量成比例，被一个整体的电荷敏感前置放大器转换为电压脉冲。由于锗具有相对较低的带隙，所以这些探测器必须被冷却，以减少载流子的热产生(从而反向泄漏电流)使其降低到一个可接受的水平。否则，泄漏电流引起的噪声会破坏探测器的能量分辨率。液氮的温度为77°k，是这种探测器常用的冷却介质。探测器安装在真空室，连接或插入液氮杜瓦瓶中。因此，灵敏的探测器表面不受水分和其他污染物的影响。

4、虽然锗探测器在不使用时可以回温，但锂扩散的n+接触在室温下并不完全稳定。因此，最好避免延长的回温时间，特别是对于标准电极同轴，其li接触会影响低能量响应。高纯锗hpgeγ能谱仪的锗探测器拥有高能量分辨率，其探头材料为高纯锗半导体材料，其可以运输和储存，无需冷却。然而，像所有的锗探测器一样，它在使用时必须冷却，以避免产生过热的泄漏电流。此外，如果探测器长时间保温(数月或数年)，锂扩散的外接触的厚度就会增加。这将影响探测器的效率，特别是在低能量的情况下。测量时，锗探测器一般在液氮或电制冷环境中工作，以液氮制冷居多。

5、目前，为了确保探测器的液氮环境稳定，通常采用的方法是定期为低温恒温器灌充液氮，这种方式成本低也较为安全，被实验室广泛采用，目前较为通用的方法是将运输罐中的液氮通过导管连接到探测器的低温恒温器进行灌充。但因导管内有环境空气中的水分遇冷会凝结，容易造成低温恒温器排气孔冻结堵塞，导致无法正常完成灌充工作。在操作中，结冰情况大多发生在在使用中灌充的过程中，一旦结冰就需要停灌液氮，等待回温使结冰融化，完全回温后才能再次继续操作，但是由于回温等待结冰融化的过程，导管内往往会残留液滴，通常几分钟就会再次堵塞，反复等待的过程浪费时间，效率很低。

技术实现思路

1、为了有效解决金属头尾变型的问题，本申请提供一种结构简单、操作方便的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置。

2、一种高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，包括低温恒温器、运输罐、检测器、导管、低温恒温器瓶塞、排气管、运输罐瓶塞以及微型直流气泵，低温恒温器与运输罐间隔设置，低温恒温器内放置检测器，运输罐内存有液氮，低温恒温器与运输罐通过导管连通，其特征在于：在低温恒温器的瓶口安装有低温恒温器瓶塞，低温恒温器瓶塞的一侧安装导管的输出端，低温恒温器瓶塞的另一侧安装有排气管，排气管上安装有泄压止逆阀；在运输罐的罐口安装有运输罐瓶塞，运输罐瓶塞上间隔安装有导管的输入端及微型直流气泵，微型直流气泵的出口设置在输罐内上部。

3、而且，所述低温恒温器瓶塞与低温恒温器的瓶口过盈配合，运输罐瓶塞与运输罐的罐口过盈配合。

4、而且，所述低温恒温器瓶塞中部制有中心通孔用于放置探测器，探测器与中心通孔过盈配合。

5、而且，所述排气管的入口设置在低温恒温器内的上部位置，低温恒温器瓶塞内的排气管中部制有直角折弯，排气管的出口设置在低温恒温器瓶塞侧边。

6、而且，所述导管的出口设置在低温恒温器内的上部位置，低温恒温器瓶塞内的导管制有直角折弯，导管由低温恒温器瓶塞侧边穿出。

7、而且，所述低温恒温器瓶塞外侧导管上安装止逆阀。

8、而且，所述导管包括液氮入口、输出段、传输段以及输出段，导管的输出段竖直穿过运输罐瓶塞，在接近运输罐底部的输出段对称制有两个液氮入口，输出段的上端连接传输段的一端，传输段的另一端连接输入段的一端，该输入段的另一端位于低温恒温器内；输出段一侧的传输段比输入段一侧的导管位置高。

9、而且，所述在运输罐瓶塞外周间隔均布安装有多个紧固螺栓，紧固螺栓的钉帽弯头限位接触运输罐的瓶口外沿，紧固螺栓的尾端向上穿过运输罐瓶塞并安装紧固螺母。

10、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

11、1、本装置包含探测器的低温恒温器的瓶口结构、液氮运输罐的瓶口结构以及液氮运输罐与低温恒温器的连接结构，保证内部密封，从而避免环境空气的水分进入灌充结构内部，从而防止出现结构中排气管、导管结冰堵塞问题，提高液氮的灌充效率。

12、2、本装置的结构能够有效防止液氮飞溅造成危险和材料浪费，而且操作简单，使用方便，为高纯锗γ能谱仪稳定有效工作提供了稳定的低温环境，进而为我国室内环境控制放射性污染提供了有力保障。

技术特征：

1.一种高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，包括低温恒温器、运输罐、检测器、导管、低温恒温器瓶塞、排气管、运输罐瓶塞以及微型直流气泵，低温恒温器与运输罐间隔设置，低温恒温器内放置检测器，运输罐内存有液氮，低温恒温器与运输罐通过导管连通，其特征在于：在低温恒温器的瓶口安装有低温恒温器瓶塞，低温恒温器瓶塞的一侧安装导管的输出端，低温恒温器瓶塞的另一侧安装有排气管，排气管上安装有泄压止逆阀；在运输罐的罐口安装有运输罐瓶塞，运输罐瓶塞上间隔安装有导管的输入端及微型直流气泵，微型直流气泵的出口设置在输罐内上部。

2.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述低温恒温器瓶塞与低温恒温器的瓶口过盈配合，运输罐瓶塞与运输罐的罐口过盈配合。

3.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述低温恒温器瓶塞中部制有中心通孔用于放置探测器，探测器与中心通孔过盈配合。

4.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述排气管的入口设置在低温恒温器内的上部位置，低温恒温器瓶塞内的排气管中部制有直角折弯，排气管的出口设置在低温恒温器瓶塞侧边。

5.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述导管的出口设置在低温恒温器内的上部位置，低温恒温器瓶塞内的导管制有直角折弯，导管由低温恒温器瓶塞侧边穿出。

6.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述低温恒温器瓶塞外侧导管上安装止逆阀。

7.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述导管包括液氮入口、输出段、传输段以及输出段，导管的输出段竖直穿过运输罐瓶塞，在接近运输罐底部的输出段对称制有两个液氮入口，输出段的上端连接传输段的一端，传输段的另一端连接输入段的一端，该输入段的另一端位于低温恒温器内；输出段一侧的传输段比输入段一侧的导管位置高。

8.根据权利要求1所述的高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，其特征在于：所述运输罐瓶塞外周间隔均布安装有多个紧固螺栓，紧固螺栓的钉帽弯头限位接触运输罐的瓶口外沿，紧固螺栓的尾端向上穿过运输罐瓶塞并安装紧固螺母。

技术总结
本申请提供的一种高纯锗γ能谱仪液氮灌充装置，低温恒温器内放置检测器，运输罐内存有液氮，低温恒温器与运输罐通过导管连通，在低温恒温器的瓶口安装有低温恒温器瓶塞，低温恒温器瓶塞的一侧安装导管的输出端，低温恒温器瓶塞的另一侧安装有排气管，排气管上安装有泄压止逆阀；在运输罐的罐口安装有运输罐瓶塞，运输罐瓶塞上间隔安装有导管的输入端及微型直流气泵，微型直流气泵的出口设置在输罐内上部。本装置包含探测器的低温恒温器的瓶口结构、液氮运输罐的瓶口结构以及液氮运输罐与低温恒温器的连接结构，保证内部密封，从而避免环境空气的水分进入灌充结构内部，从而防止出现结构中排气管、导管结冰堵塞问题，提高液氮的灌充效率。

技术研发人员：田骏,郭宝峰,魏建友,韩颖,王精精,胡建尊,石丽明,徐立峰,邱宏科,吴伟婧,赵紫溪,马丹丹
受保护的技术使用者：国检测试控股集团北京有限公司
技术研发日：20230417
技术公布日：2024/1/13