专利名称：中子测厚探头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种测量靶件管芯体厚度和芯体长度的装置，具 体涉及一种检测探头装置。
背景技术：
靶件管芯体厚度和芯体长度是靶元件的重要技术指标，它关系到 反应堆运行的安全性与经济性，应用无损检测技术检测靶件管芯体厚 度和芯体长度是满足技术要求的重要质量保证手段。目前常用涡流检 测方法检测靶件管芯体长度，但涡流检测测量靶件管芯体长度的误差
在士5mm，检测精度较低。而且涡流检测方法无法测量耙件管芯体厚 度。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够准确测量靶件管芯体的厚 度和芯体的长度的中子测厚探头装置。
本实用新型是这样实现的 一种中子测厚探头装置，其包括设置 在铝合金外壳内的锂玻璃晶体、光电倍增管和用于将光电倍增管输出 信号进行放大的电子线路板；锂玻璃晶体与光电倍增管之间通过硅油 耦合连接，光电倍增管与电子线路板之间通过屏蔽电缆连接；在锂玻 璃晶体外的铝合金外壳前端固定有尼龙导向头，在电子线路板外的铝 合金外壳后端固定有尼龙导向套管，尼龙导向套管另一端与不锈钢安 装管相连，在不锈钢安装管尾端设有电缆接头，所述的电子线路板通 过设在不锈钢安装管内的屏蔽电缆同电缆接头连接。
如上所述的中子测厚探头装置，其所述的设置在锂玻璃晶体外的 铝合金外壳、设置在光电倍增管外的铝合金外壳、设置在电子线路板 外的铝合金外壳之间采用螺纹连接。
如上所述的中子测厚探头装置，其在锂玻璃晶体与在锂玻璃晶体 外的铝合金外壳之间填充有镁粉或铝箔。如上所述的中子测厚探头装置，其所述的锂玻璃晶体外的铝合金 外壳的两端为扁平形状，尼龙导向头及光电倍增管外的铝合金外壳分
别卡于其两端内；所述的锂玻璃晶体长度为20 40mm、宽度为8 12mm、厚度为2 8mm。
如上所述的中子测厚探头装置，其所述的尼龙导向头为圆锥形结 构，圆锥的角度为20° 60° ;尼龙导向头的外径比与其连接的锂 玻璃晶体外的铝合金外壳的外径至少大lmm以上。
如上所述的中子测厚探头装置，其所述的尼龙导向套管的外径比 与其连接的电子线路板外的铝合金外壳的外径至少大lmm以上。
如上所述的中子测厚探头装置，其所述的光电倍增管选用日本滨 松光子公司的CR185型光电倍增管。
本实用新型的效果在于该中子测厚探头装置将锂玻璃晶体、光 电倍增管以及电子线路板分别安装到密封的铝合金外壳内，保证了设 备结构紧凑，并屏蔽了外界对检测信号的干扰。本实用新型所述的装 置可以完全屏蔽外界光线对光电倍增管的干扰，并完全屏蔽了外界电 磁辐射对电子线路板的干扰。在锂玻璃晶体外的铝合金外壳前端固定 有尼龙导向头，在电子线路板外的铝合金外壳后端固定有尼龙导向套 管，既能在测量时起到导向作用，又保证被测靶件管不会与探头装置 的铝合金外壳和不锈钢安装管相接触，从而避免了外界电磁干扰信号 通过靶件管传入检测信号中。利用本实用新型进行在线测量，测量时 间大大縮短，仅需要几分钟就可以完成测量，得到被测靶件管的芯体 长度和芯体厚度的变化，测量结果表明靶件管芯体长度的误差在士 lmm，厚度误差在士0.1mm，检测精度大大提高，获得满意结果。
图1是本实用新型所提供的一种中子测厚探头装置结构示意图； 图2是尼龙导向头的结构示意图； 图3是锂玻璃晶体结构示意图中1.尼龙导向头；2.锂玻璃晶体外的铝合金外壳；3.光电 倍增管；4.屏蔽电缆；5.电子线路板；6.尼龙导向套管；7.不锈钢 安装管；8.屏蔽电缆；9.电缆接头；IO.光电倍增管外的铝合金外壳；ll.电子线路板外的铝合金外壳；12.锂玻璃晶体。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型所述的中子测厚探头 装置作进一步描述。
如图l所示，本实用新型所述的一种中子测厚探头装置，其包括 设置在铝合金外壳内的锂玻璃晶体12、光电倍增管3和用于将光电 倍增管3输出信号进行放大的电子线路板5。其中，锂玻璃晶体12 设置在铝合金外壳2内，锂玻璃晶体12与铝合金外壳2之间填充有 镁粉或铝箔；光电倍增管3设置在铝合金外壳10内；电子线路板5 设置在铝合金外壳11内。锂玻璃晶体外的铝合金外壳2、光电倍增 管外的铝合金外壳10、电子线路板外的铝合金外壳11之间采用螺纹 连接。锂玻璃晶体12与光电倍增管3之间通过硅油耦合连接，光电 倍增管3与电子线路板5之间通过屏蔽电缆4连接。在锂玻璃晶体外 的铝合金外壳2前端固定有尼龙导向头1，在电子线路板外的铝合金 外壳11后端固定有尼龙导向套管6，尼龙导向套管6另一端与不锈 钢安装管7相连，在不锈钢安装管7尾端设有电缆接头9，电子线路 板5通过设在不锈钢安装管7内的屏蔽电缆8同电缆接头9连接。
如图2所示，尼龙导向头l为圆锥形结构，圆锥的角度为30。， 其圆锥的角度还可为20° 60° ;尼龙导向头1的外径比与其连接 的锂玻璃晶体外的铝合金外壳2的外径至少大lmm以上。尼龙导向 头1的材料选择的是尼龙，其它材料，只要属于绝缘材料并具有一定 强度能起到导向作用的都是可以选择的。
如图3所示，锂玻璃晶体外的铝合金外壳2的两端为扁平形状， 这样便于最大限度的接受中子射线，尼龙导向头1及光电倍增管外的 铝合金外壳10分别卡于其两端内；锂玻璃晶体12外形尺寸为40X 12X4 (长X宽X厚)，其长度还可是20 40mm、宽度还可是8 12mm、厚度还可是2 8mm。
尼龙导向套管6的外径比与其连接的电子线路板外的铝合金外 壳11的外径至少大lmm以上。导向套管6材料选择的是尼龙，其它 材料只要属于绝缘材料并具有一定强度能起到导向作用的都是可以选择的。导向套管6后面连接的不锈钢安装管7，其他具有一定强度 的材料如铝合金、尼龙、碳钢等也是可以选择做安装管的。
光电倍增管3选用日本滨松光子公司的CR185型光电倍增管。 上述锂玻璃晶体12、光电倍增管3和电子线路板5设置在铝合 金壳体内以实现屏蔽，其他只要不会阻挡中子射线但能阻挡光线并对 电磁信号有屏蔽作用的材料例如不锈钢等也是可以选择做壳体的。
本实用新型探头装置测量使用时，首先将探头装置水平固定安装 在靶件管检测装置的尾座上，并保证锂玻璃晶体外的铝合金外壳2的 扁平端面一面向上，另一面向下，中子源放在正对锂玻璃晶体的上面， 并采用中子准直器把中子射线准直成20X10的一束打在锂玻璃晶体 上，靶件管安装在固定卡具上，卡具在步进电机的带动下带着耙件管 向探头移动，使导向头l插入靶件管，并逐步移动，当靶件管穿过中 子源与锂玻璃晶体之间时，靶件管中的Li会吸收中子，并且吸收量 与靶件管中芯体厚度成一定关系，锂玻璃晶体把探测到的中子射线转 换成光子并传输给光电倍增管，光电倍增管把光子转变成电信号，该 电信号经过电缆传输给电子线路板，电子线路板把信号进行初步放大 后给放大器放大，最后输入微机内的数据采集卡，数据经过处理换算 成靶件管内Li-Al合金芯体的厚度和长度并在微机显示屏上显示，检 测结果和数据报表自动通过打印机打印，整个过程仅需要几分钟的时 间。
采用中子射线吸收的原理对靶件管芯体厚度和芯体长度进行在 线测量方法如下
当一窄束中子射线通过物质层时，其强度遵从指数吸收规律
式中
Io， I分别为射线束通过吸收体前后的辐射强度(计数/s); R为吸收体的厚度(cm); M为线性吸收系数(cm—1); M=N.cj;N为单位体积内的原子数； d为吸收截面与散射截面的总和。
因为在Li-Al合金中，Li7、 Al以及包壳铝对热中子流的吸收截面 很小，而I^对热中子有很大的吸收截面，因此当热中子流通过含有 L^的Li-Al合金芯体时，它的强度将随吸收体厚度的增加而迅速降低， 数学推导表明，吸收体的厚度T (cm)和射线通过该点的辐射强度I (计数/秒)之间有下列关系 <formula>formula see original document page 8</formula> (2)
式中的斜率K和截距A通过测量一组已知厚度的等效标准片求 得。对于未知厚度的靶件管，只要在相同的工作条件下测量出该管的 透射强度I，便可由(2)式计算出靶件管的芯体厚度值。
权利要求1.一种中子测厚探头装置，其特征在于它包括设置在铝合金外壳内的锂玻璃晶体(12)、光电倍增管(3)和用于将光电倍增管(3)输出信号进行放大的电子线路板(5)；锂玻璃晶体(12)与光电倍增管(3)之间通过硅油耦合连接，光电倍增管(3)与电子线路板(5)之间通过屏蔽电缆(4)连接；在锂玻璃晶体外的铝合金外壳(2)前端固定有尼龙导向头(1)，在电子线路板(5)外的铝合金外壳(11)后端固定有尼龙导向套管(6)，尼龙导向套管(6)另一端与不锈钢安装管(7)相连，在不锈钢安装管(7)尾端设有电缆接头(9)，所述的电子线路板(5)通过设在不锈钢安装管(7)内的屏蔽电缆(8)同电缆接头(9)连接。
2. 如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于 所述的设置在锂玻璃晶体(12)外的铝合金外壳(2)、设置在光电倍 增管(3)外的铝合金外壳(10)、设置在电子线路板(5)外的铝合 金外壳(11)之间采用螺纹连接。
3. 如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于 在锂玻璃晶体(12)与在锂玻璃晶体外的铝合金外壳(2)之间填充 有镁粉或铝箔。
4. 如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于 所述的锂玻璃晶体外的铝合金外壳(2)两端为扁平形状，尼龙导向 头(1)及光电倍增管外的铝合金外壳(10)分别卡于其两端内；所 述的锂玻璃晶体(12)长度为20 40mm、宽度为8 12mm、厚度为 2 8mm。
5. 如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于所述的尼龙导向头(1)为圆锥形结构，圆锥的角度为20。 60° ; 尼龙导向头(1)的外径比与其连接的锂玻璃晶体外的铝合金外壳(2) 的外径至少大lmm以上。
6. 如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于所述的尼龙导向套管(6)的外径比与其连接的电子线路板外的铝合 金外壳(11)的外径至少大lmm以上。
7.如权利要求1所述的一种中子测厚探头装置，其特征在于 所述的光电倍增管(3)选用日本滨松光子公司的CR185型光电倍增 管。
专利摘要本实用新型涉及一种中子测厚探头装置，其包括设置在铝合金外壳内的锂玻璃晶体、光电倍增管和用于将光电倍增管输出信号进行放大的电子线路板；锂玻璃晶体与光电倍增管之间通过硅油耦合连接，光电倍增管与电子线路板之间通过屏蔽电缆连接；在锂玻璃晶体外的铝合金外壳前端固定有尼龙导向头，在电子线路板外的铝合金外壳后端固定有尼龙导向套管，尼龙导向套管另一端与不锈钢安装管相连，在不锈钢安装管尾端设有电缆接头，所述的电子线路板通过设在不锈钢安装管内的屏蔽电缆同电缆接头连接。本实用新型装置测量时间短，测量结果表明靶件管芯体长度的误差在±1mm，厚度误差在±0.1mm，检测精度大为提高。
文档编号G01B15/02GK201130014SQ20072031109
公开日2008年10月8日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者明 刘, 邓景珊, 韩揽月 申请人:核工业第五研究设计院