专利名称：应用长晶体的钢水液位检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及连铸机结晶器钢水液位检测装置。
背景技术：
连铸机结晶器钢水液位检测装置中常用碘化钠晶体作接受器。通常碘化钠晶体为圆柱形端窗式，即圆柱形晶体的柱面和一个端面涂氧化镁粉等作光子反射层并加金属壳包装，另一个端面涂硅胶或加凝胶片并加玻璃封装作为晶体中产生光子的透射窗(即端窗)，该晶体与端窗外的光导、光电倍增管和电子线路板等在接受器外壳内串接而组成接受器。通常接受器为圆柱形，其轴线在结晶器水箱内近似水平方位安装。为了提高结晶器钢水液位测量的灵敏度和测程范围，有人(US5564487A)用长轴竖直安装在结晶器水箱内的大体积碘化钠裸晶体作探测器件，其外面用凝胶作透光和吸振材料，用金属外壳内表面作反射层，该金属外壳作为接受器外壳的一部分，光子出射窗口用凝胶作光导和吸振材料。其缺点是金属壳内表面对光子的反射效率低，凝胶光导表面易吸附异物且难以去污，接受器的结构和装配工艺比较复杂，难于推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种既适于在结晶器水箱内的有限空间内安装又便于制造和装配的应用光子收集效率高的长闪烁晶体作探测器以提高测量灵敏度并覆盖液位测量全测程的连铸机结晶器钢水液位检测装置。
本发明的目的是这样实现的，接受器内应用长轴竖直安装并配有转向光导的以氧化镁作反射层的端窗式长闪烁晶体作探测器件。
接受器内应用长轴竖直安装的反射层以氧化镁为主的侧壁设玻璃窗的侧窗式长闪烁晶体作探测器件。
侧窗式长闪烁晶体的侧窗将晶体分成两段，较长的不含侧窗的一段以及长闪烁晶体的2个端头以氧化镁作为反射层，较短的含侧窗的一段的柱面用氟塑料作反射层。
现有的长轴竖直安装在结晶器水箱内的大体积碘化钠裸晶体与接受器的金属外壳之间填充凝胶层作透光和减振材料，金属外壳内表面作光子反射层，光子的反射效率低，特别是在大体积晶体中光子需要经过多次反射才可能到达光子透射窗口，反射效率低的问题更加严重。另外该凝胶层要将大体积碘化钠晶体完整地包起来，还要与相同材料的光导作成一体，接受器的结构和装配工艺都比较复杂。而且凝胶光导表面容易吸附异物，难以去污，影响透光效率。本发明用长轴竖直安装在结晶器水箱内的常规的以氧化镁作反射层的封装好的端窗式碘化钠等长闪烁晶体作探测器件，利用转向光导将透过端窗射出的光子耦合到轴线呈水平方位的光电倍增管中，高压电源和放大成形等电子线路板串接在光电培增管之后，这就缩短了接受器的整体高度，因而在结晶器水箱的有限空间内可以应用覆盖液位全测程的长碘化钠晶体并提高测量灵敏度。而且用氧化镁作反射层的光子反射效率也高于光子穿过凝胶层射到接受器外壳内表面的反射效率，对于光子须经过侧壁多次反射才能达到出射窗的长晶体这种差别更加显著。此外，封装好的以氧化镁作反射层的端窗式碘化钠等闪烁晶体作为商品容易买到，其玻璃端窗易于保持良好的透光性，又便于运输、保存以及进行接受器的装配，接受器的结构也比较简单。
长轴在结晶器水箱内竖直安装的反射层以氧化镁为主的侧壁设玻璃窗的侧窗式长闪烁晶体的光子透射窗口与轴线呈水平方向的光电培增管对接，省卸了转向光导，进一步缩短了竖直安装在结晶器水箱内的接受器的高度。
侧窗式长闪烁晶体较长的不含侧窗的一段以及晶体的2个端头用氧化镁作反射层，可以极大地提高长闪烁晶体主体部份的光子收集效率，其余部分用光子反射效率优于金属表面的氟塑料作反射层并在氟塑料和晶体之间填充硅有机硅脂作光耦合剂，可以保证长闪烁晶体整体的较高的光子收集效率。
以上所述利用以氧化镁作反射层的封装好的端窗式以及反射层以氧化镁为主的侧壁设玻璃窗的侧窗式长闪烁晶体的装配方式对于碘化钠、碘化铯、BGO和各种有机闪烁晶体都适用。
本发明如图1～图3所示。
图1是利用端窗式碘化钠长闪烁晶体和转向光导的结晶器钢水液位检测系统安装示意图；图2是利用侧窗式碘化钠长闪烁晶体的结晶器钢水液位检测系统的安装示意图；图3是侧窗式碘化钠长闪烁晶体的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的第一个实施例如图1所示。图中接受器(101)从结晶器(105)侧面推入结晶器水箱(107)内的接受器安装盒(102)中。圆柱形源盒(103)通过结晶器(105)的法兰(106)竖直安装到结晶器水箱(107)内的源盒安装盒(104)中。结晶器钢水液位检测装置工作时源盒(103)中的铯137点源(103a)位于接近结晶器(105)的一侧铜管(108)处对接近结晶器(105)的对面一侧铜管(108a)的接受器(101)中竖直安装的长碘化钠晶体(101f)进行照射。碘化钠晶体(101f)是以氧化镁作反射层的封装好的端窗式长晶体，铯137点源(103a)发射的γ射线与碘化钠晶体(101f)相互作用产生的光子透过晶体(101f)的端窗处的作为光耦合材料的硅胶片(101g)射入转向光导中，转向光导由透光玻璃(101h)和聚四氟乙烯反射体(101i)组合而成，两者各有一个法线与竖直方向成45°角的斜面，两斜面间用光耦合材料硅脂粘合。光子被该斜面转向后透过作为光耦合材料的硅胶片(101k)射入轴线呈水平方位的光电倍增管(1011)中，光子在光电倍增管(1011)中产生的电信号由与之串接的电子线路板(101n)放大成形后经插头座(101o、101p)和信号电缆(101s)传送到信号处理机(图中未画出)进行处理后给出钢水(109)的液位(110)的高度值。转向光导(101h、101i)的应用使接受器(101)中的光电倍增管(101l)、电子线路板(101n)和插头座(101o、101p)等呈水平方位布置，从而使接受器(101)的总体高度缩短，因而可以应用比较长的碘化钠晶体以覆盖结晶器钢水液位测量的全测程R并提高测量灵敏度。接受器(101)的外壳的主体由焊接在一起的竖直圆筒(101e)和水平圆筒(101q)组成，在组装接受器(101)时将透光玻璃(101h)的凸台嵌入到聚四氟乙烯反射体(101i)的凹槽中组成转向光导，将其两个透光面粘上带硅脂的硅胶片(101g)和(101k)后装入竖直圆筒(101e)内的弹性垫块(101j)之上，将套上防振环(101c)的晶体(101f)装入竖直圆筒(101e)中，装入防止晶体(101f)旋转的推力轴承(101b)之后将上端盖(101a)拧到带密封圈(101d)的竖直圆筒(101e)上，然后在水平圆筒(101q)中装入带防振“O”型环(101m)的光电倍增管(1011)，电子线路板(101n)，插座(101o)和带电缆(101s)的插头(101p)。接受器(101)结构简单，组装方便。接受器(101)在接受器安装盒(102)内靠把手(101r)定位。圆柱形源盒(103)内的阴影屏蔽铅块(103b)对铯137点源(103a)进行屏蔽。利用源盒(103)的把手(103c)可实现源盒(103)的快速装卸，并加大了源的操作距离。利用把手(103c)将源盒(103)在源盒安装盒(104)内旋转180°，将使铯137点源(103a)处于源盒(103)中的铅屏蔽块(103b)与结晶器(105)内的附加屏蔽块(111)之间，以降低开浇前操作人员的手伸入到结晶器铜管内时的操作剂量。
本发明的第二个实施例如图2所示。图中接受器(201)从结晶器(205)侧面推入结晶器水箱(207)内的接受器安装盒(202)中。圆柱形源盒(203)通过结晶器(205)的法兰(206)竖直安装到结晶器水箱(207)内的源盒安装盒(204)中。结晶器钢水液位检测装置工作时源盒(203)中的点源(203a)位于接近结晶器(205)的一侧铜管(208)处对接近结晶器(205)的对面一侧铜管(208a)的接受器(201)中的竖直安装的长碘化钠晶体(201f)进行照射。该晶体(201f)的反射层以氧化镁为主，晶体(101f)的长度覆盖钢水液位测量的全测程R，其光子出射玻璃窗设在晶体(201f)的侧壁上。γ射线与晶体(201f)作用产生的光子通过该出射窗口及作为光耦合材料的硅胶片(201h)射入轴线呈水平方位的带防振“O”型环(201i)的光电倍增管(201j)中。光子在光电倍增管(201j)中产生的电信号由与之串接的电子线路板(201k)放大成形后经插座(2011)、插头(201m)和信号电缆(201p)传送到欣号处理机(图中未画出)进行处理后给出钢水(209)的液位(210)的高度值。从晶体(201f)到电子线路板(201k)的上述各部件以及防止晶体(201f)旋转的推力轴承(201b)、防振“O”型换(201c)和弹性垫块(201g)等均位于由焊接在一起的竖直圆筒(201e)和水平圆筒(201n)以及密封圈(201d)、端盖(201a)和插座(2011)等组成的接受器外壳中。接受器(201)结构简单，组装方便。接受器(201)在接受器安装盒(202)内靠把手(201o)定位。圆柱形源盒(203)内的阴影屏蔽铅块(203b)对铯137点源(203a)进行屏蔽。利用源盒(203)的把手(203c)可实现源盒(203)的快速装卸，并加大了源的操作距离。利用把手(203c)将源盒(203)在源盒安装盒(204)内旋转180°，将使铯137点源(203a)处于源盒(203)中的铅屏蔽块(203b)与结晶器(205)内的附加屏蔽块(211)之间，以降低开浇前操作人员的手伸入到结晶器铜管内时的操作剂量。与第一个实施例比较，本实施例省卸了转向光导，进一步缩短了接受器的高度，因而可以应用更长的碘化钠晶体来提高结晶器钢水液位测量的灵敏度和测程范围。
本发明的侧窗式闪烁晶体如图3所示。图中的晶体(300)由缠绕在碘化钠闪烁晶体(306)柱面上起定位和隔离作用的聚四氟乙烯生料带环(303)分成了较长的上段和含玻璃侧窗(308)的较短的下段，上段以氧化镁(302)作反射层，下段以聚四氟乙烯板(304)和聚四氟乙烯筒(309)作反射层。在聚四氟乙烯板(304)、聚四氟乙烯筒(309)及玻璃窗(308)与碘化钠(306)之间填充透明硅胶(307)作光耦合材料。碘化钠闪烁晶体(306)在对应玻璃(308)部位的表面抛光，晶体(306)的其它表面打毛，晶体(300)装配时先将有凸台的玻璃窗(308)从金属外壳(301)的内部嵌入其侧壁开窗处并且用环氧胶(305)粘牢，凸台的作用是防止晶体(300)处于高温环境中膨胀时将玻璃侧窗(308)挤脱。侧窗(308)粘牢后装入聚四氟乙烯板(304)，然后由金属外壳(301)上端将带聚四氟乙烯生料带环(303)的晶体(306)装入，接下来填充氧化镁(302)，在上端头装上平面垫片(311b)和弹性垫片(310b)，然后将上端盖(301b)与金属外壳(301)通过螺纹拧紧并用胶粘牢。之后使晶体(300)下端朝上，在外壳(301)、玻璃侧窗(308)及聚四氟乙烯板(304)与碘化钠闪烁晶体(306)之间填充透明硅胶(307)，装入聚四氟乙烯筒(309)，待对透明硅胶(301)进行排气和高温固化处理之后，在端面上加一层氧化镁反射层(302)，安装平面垫片(311a)和弹性垫片(310a)，最后将端盖(301a)与金属外壳(301)通过螺纹拧紧并用胶粘牢。
权利要求
1.一种测量连铸机结晶器钢水液位的装置，它由安装在结晶器水箱内的接受器安装盒中接近一侧铜管的接受器和安装在结晶器水箱内的源盒安装盒中接近对面一侧铜管的γ放射源以及信号处理机等组成，其特征在于，接受器内的探测器件为长轴竖直安装并配转向光导的以氧化镁作反射层的端窗式长闪烁晶体。
2.一种测量连铸机结晶器钢水液位的装置，它由安装在结晶器水箱内的接受器安装盒中接近一侧铜管的接受器和安装在结晶器水箱内的源盒安装盒中接近对面一侧铜管的γ放射源以及信号处理机等组成，其特征在于，接受器内的探测器件为长轴竖直安装的反射层以氧化镁为主的侧壁设玻璃窗的侧窗式长闪烁晶体。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，侧窗式长闪烁晶体的较长的不含侧窗的一段以及长闪烁晶体的2个端头以氧化镁为反射层，较短的含侧窗的一段的柱面以氟塑料作反射层。
全文摘要
一种测量连铸机结晶器钢水液位的装置，它由安装在结晶器水箱内的接受器安装盒中的接受器和安装在源盒安装盒中的带阴影屏蔽的γ放射源以及信号处理机等组成。接受器内的探测器为长轴竖直安装并配转向光导的以氧化镁作反射层的端窗式长闪烁晶体或长轴竖直安装的反射层以氧化镁为主的侧壁设玻璃窗的侧窗式长闪烁晶体，以便对接轴线呈水平方位的光电倍增管等器件，从而使闪烁晶体的长度覆盖钢水液位测量的全测程并提高测量灵敏度。
文档编号G01F23/284GK1873384SQ20051011974
公开日2006年12月6日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年7月13日
发明者田志恒, 姜虹 申请人:姜虹