专利名称：用于辐射监测的探测器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境辐射监测技术领域，具体涉及一种用于辐射监测 的探测器设备。
背景技术：
核电作为一种洁净的能源，也有其自身的缺点，即核能具有放 射性。因此，对核电站周围大片区域进行环境辐射监测是非常重要的， 特别是直接反映当地放射性水平的Y射线的探测器设备的研制极为 必要。
目前，国内外针对环境Y射线监测的探测器较少。我国生产的 环境Y谱仪(如北京核仪器厂的BH1324F)，虽然性能很强，测量误 差低，但是它们只能对采样进行分析，并不是专门为环境本底Y射线 辐射监测的设计。而且，该系统太过庞大和复杂，也不能满足实时和 可移动的环境检测要求。
另外，X-Y个人剂量计(如FJ376G1)虽然具有可移动性，但 能量响应差，且不适合长期监测。
通常用于环境监测的探测器主要分为三类盖革-弥勒计数管、 闪烁探测器和气体电离室探测器。
盖格-弥勒虽然结构简单、造价便宜，但是它对高压电源的稳定 性要求高，同时对粒子种类和能量不敏感，用于环境剂量检测较为困 难。
虽然闪烁体(如广泛使用的碘化铯和钨酸镉等)具有很高的探 测效率，但发光效率受到温度的影响，稳定性较差。
高压充气电离室的原理是依靠电极收集射线在所充气体内产生 的电子-离子对，然后输出电子，具有暗电流小、对温度不敏感、对
4高压要求不严格、工作寿命长的特点，已被广泛用于环境辐射监测中。
但是，由于现有的电离室和相应放大/数据采集电路是分开的， 探测器整体密封性较差，常常无法耐受各种恶劣的气候条件，特别是 在长期潮湿或空气成份不明的混杂环境下，电离室的极间电容容易出 现波动，高压电极通过绝缘层传到信号极的漏电流也会发生变化，这 样必然影响电离室的信号输出，从而影响测量精度。
另外，复杂的外界电磁场也会干扰到从电离室信号极引出到放 大电路部分的弱电流信号，导致噪声增大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于辐射监测的球形电离室探 测设备，能够可以提高整个探测器设备对恶劣环境的适应性。另外， 根据本发明的实施例，由于在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏 蔽作用，提高信号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能 稳定，提高测量精度。
在本发明的一个方面，提出了一种用于辐射监测的探测器设备， 包括电离室部分，包括外壳和电极部分；电路部分，对来自电极部
分的电信号进行处理；以及金属密封盒；其中，所述电路部分设置在 所述金属密封盒中。
优选地，所述探测器设备还包括绝缘外罩，用于将电离室部分、 电路部分和金属密封盒置于其中。
优选地，在所述绝缘外罩的外层镀导电膜。
优选地，所述金属密封盒还包括多层电路板，将金属密封盒内、
外的信号及供电线路端口连接起来。
优选地，所述电极部分包括位于中心的电极球和电极杆，其中外 壳和电极球分别为电离室的高压两极。
优选地，中心电极球经由电极杆、绝缘密封头与密封焊盘相连， 密封焊盘又与外壳相连。
优选地，所述绝缘密封头具有信号极，所述电信号经由绝缘密封 头的信号极和导线连接到电路部分。优选地，外壳、电极球和密封焊盘由不锈钢、铝合金或铜合金制成。
优选地，电极杆、绝缘密封头、密封焊盘、排气管两两间通过氩 弧焊方式进行连接。
优选地，绝缘密封头的各个组成部分采用金属-陶瓷封接技术封装。
优选地，金属密封盒包括由密封盒上盖、绝缘支柱、密封橡胶圈、 密封用多层电路板、密封盒下盖、螺钉和绝缘垫套。
优选地，通过在多层电路板同一内层或不同的内层上设计信号线 路和供电线路，将金属密封盒内外信号及供电线路端口连通起来。
优选地，电路部分通过绝缘支柱连接到金属密封盒上盖；金属密 封盒上下盖间通过螺钉连接，并且在下盖和螺钉之间增加绝缘套。
优选地，电路部分与密封用多层电路板采用导线连接，经过电路 部分处理后的信号再通过导线和密封用多层电路板传到金属密封盒
本发明的高压球形充气电离室探测器设备简单、牢靠，角响应好， 工作性能稳定，环境适应性强，可以广泛安装在各类核设施周围、核 应急预警系统以及政府民防部门，用于对核电站、核设施等早期和不 可预期的放射性释放实施有效的监测。
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更 明显，其中
图1示出了高压球形充气电离室探测器的整体结构示意图。 图2是电离室组成结构示意图。
图3示出了密封焊盘和绝缘密封头焊装局部放大图。 图4示出了数据处理电路板及金属密封盒的结构示意图。 图5是图4中K部分的局部放大示意图。 图6是图4中J部分的局部放大示意图。附图标记列表
h球形充气电离室
2:信号放大/数据处理电路板
3:金属密封盒
4:绝缘外罩
101:电极球
102:电极杆
103:外壳上半球
104:外壳下半球
105:密封焊盘
106:绝缘密封头
107:排气管
202:数据/电源连接线
301:密封盒上盖
302:绝缘支柱
303:密封橡胶圈
304:密封用多层电路板
305:接线柱(或接线插座)
306:密封盒下盖
307:内六角圆柱头螺钉
308:绝缘套垫
具体实施例方式
下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中， 虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的 组件。为了清楚和简明，包含在这里的己知的功能和结构的详细描述 将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。
如图1所示，本发明实施例的探测器设备包括高压球形充气电
离室1、信号放大/数据处理电路板(电路部分)2、金属密封盒3和 绝缘外罩4等。如图2，高压球形电离室1包括球形外壳的上半球103、球形外 壳的下半球104、处于球形中心的电极球101、电极杆102、绝缘密 封头106、密封焊盘105及排气管107等。
包括上半球103和下半球104的球形外壳和位于中心的电极球 101分别为电离室1的高压两极，中心的电极球101经由电极杆102、 绝缘密封头106与密封焊盘105相连，密封焊盘105又与外壳相连。
球形电离室1的外壳和中心的电极球101和密封焊盘105均可以 由不锈钢、铝合金或铜合金制成。为方便焊接，作为高压极的外壳， 由上下两半球制成(图2中103为外壳上半球，104为外壳下半球)， 中心的电极球101为收集极，连接它的电极杆102穿过绝缘密封头 106将信号送到信号放大电路。
以下几种部件之间，采用氩弧焊方式连接密封焊盘105和外壳 下半球104 (图3: A);密封焊盘105和绝缘密封头106 (图3: B); 密封焊盘105和排气管107 (图3: C);密封焊盘105和密封盒上盖 301 (图3: D)、外壳上半球103和外壳下半球104 (图2: L)。
绝缘密封头106各组成部分采用金属陶瓷封接工艺封装(如图3: E、 F、 G)。
为了保证气密性和安全性，在安装、焊接完毕后要进行严格的氦 检漏和耐压测试。测试合格后，球内充入高压的，例如2.5Mpa的氩 气、甲烷、氮气或它们的混合气。
如图4所示，为了增加探测器电路信号的稳定性和耐候性，将绝 缘密封头106的弱信号引出端和信号放大/数据处理电路2全部安放 在密闭的金属密封盒3中。
金属密封盒3包括密封盒上盖301、绝缘支柱302、密封橡胶圈 303、密封用多层电路板304、密封盒下盖306、螺钉307和绝缘垫套 308等。
金属密封盒3整体采用圆筒形结构，其关键密封部件从上到下按 如下顺序排列密封盒上盖30K上部的密封橡胶圈303、密封用多 层电路板304、下部的密封橡胶圈303、密封盒下盖306 (如图4: K、 图5)，它们由内六角圆柱头螺钉307和绝缘套垫308串联起来(如图4: J、图6);
依据信号放大/数据处理电路板2具体的外形要求，金属密封盒3 可以是大小不同的圆形、方形或其他形状的。
信号放大/数据处理电路板2通过绝缘支柱302连接到金属密封 盒3的上盖301 (图4: H、 1)。绝缘套垫308和绝缘支柱302的共同 使用，可以保证金属密封盒3内部的信号放大/数据处理电路板2、数 据/电源连接线202等与球壳高压隔绝开来。
密封用多层电路板304是二层或二层以上的，通过在多层电路板 同一内层或不同的内层上设计信号线路和供电线路，可以将密封盒3 内外信号及供电线路端口连接起来。
信号放大/数据处理电路板2通过绝缘支柱302连接到密封盒上 盖301。密封盒上下盖306间通过螺钉307连接，并且在下盖306和 螺钉307之间增加绝缘套308。由绝缘密封头106的信号极引出的弱 电流信号通过导线连接到信号放大/数据处理电路板2上。信号放大/ 数据处理电路板2与密封用多层电路板304采用导线连接，经过前者 处理后的信号再通过导线和密封用多层电路304板传到金属密封盒3 外供下一步使用。
例如密封用多层电路板304可以采用四层PCB设计，中间一层 走信号线路，中间另一层走供电线路。由绝缘密封头106导出的信号 通过细导线连接到信号放大/数据处理电路板2(或者是106直接焊接 到信号放大/数据处理电路2上)。
信号放大/数据处理电路板2与密封用多层电路板304采用导线 202连接，经过前者处理后的信号可以通过202和密封用多层电路板 304传到密封盒3外的接线柱或接线插座305上。
为了提高整个探测器的耐候性，将前述球形充气电离室l、信号 放大/数据处理电路板2和金属密封盒3全部置于绝缘外罩4中。绝 缘外罩由绝缘罩和绝缘支座两部分组成，二者通过内六角螺钉连接， 其材质采用聚乙烯或者工程塑料ABS。另外，在绝缘外罩整体上镀 一层导电膜。
如上所述，由于将电离室信号极及具有放大、采集、转换等功能的电路部分密封到盒中，并通过一组包括多层电路板在内的特殊结构 部件将密封盒内、外的信号及供电线路端口连通起来，降低了外界环 境对信号处理的影响。
另外，将球形充气电离室、信号放大/数据处理电路、金属密封 盒等部件全部置于绝缘罩中，可以进一步提高整个探测器设备对恶劣 环境的适应性。
另外，在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏蔽作用，提高信 号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能稳定，提高测量 精度。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应 该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于
本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权 利要求书的保护范围为准。
权利要求
1、一种用于辐射监测的探测器设备，包括电离室部分，包括外壳和电极部分；电路部分，对来自电极部分的电信号进行处理；以及金属密封盒；其中，所述电路部分设置在所述金属密封盒中。
2、 根据权利要求1所述的探测器设备，还包括绝缘外罩，用 于将电离室部分、电路部分和金属密封盒置于其中。
3、 根据权利要求2所述的探测器设备，其中在所述绝缘外罩的 外层镀导电膜。
4、 根据权利要求1到3之一所述的探测器设备，其中所述金属 密封盒包括多层电路板，将金属密封盒内、外的信号及供电线路端 口连接起来。
5、 根据权利要求1所述的探测器设备，其中所述电极部分包括 位于中心的电极球和电极杆，其中外壳和电极球分别为电离室的高压 两极。
6、 根据权利要求5所述的探测器设备，其中中心电极球经由电 极杆、绝缘密封头与密封焊盘相连，密封焊盘又与外壳相连。
7、 根据权利要求6所述的探测器设备，其中，所述绝缘密封头 具有信号极，所述电信号经由绝缘密封头的信号极和导线连接到电路 部分。
8、 根据权利要求5所述的探测器设备，其中外壳、电极球和密 封焊盘由不锈钢、铝合金或铜合金制成。
9、 根据权利要求5所述的探测器设备，其中电极杆、绝缘密封 头、密封悍盘、排气管两两间通过氩弧焊方式进行连接。
10、 根据权利要求5所述的探测器设备，其中绝缘密封头的各个 组成部分采用金属-陶瓷封接技术封装。
11、 根据权利要求1所述的探测器设备，其中金属密封盒包括由 密封盒上盖、绝缘支柱、密封橡胶圈、密封用多层电路板、密封盒下 盖、螺钉和绝缘垫套。
12、 根据权利要求11所述的探测器设备，其中通过在多层电路 板同一内层或不同的内层上设计信号线路和供电线路，将金属密封盒 内外信号及供电线路端口连通起来。
13、 根据权利要求11所述的探测器设备，其中 电路部分通过绝缘支柱连接到金属密封盒上盖； 金属密封盒上下盖间通过螺钉连接，并且在下盖和螺钉之间增加绝缘套。
14、 根据权利要求13所述的探测器设备，其中电路部分与密封 用多层电路板釆用导线连接，经过电路部分处理后的信号再通过导线 和密封用多层电路板传到金属密封盒外。
全文摘要
公开了一种用于辐射监测的探测器设备，包括电离室部分，包括外壳和电极部分；电路部分，对来自电极部分的电信号进行处理；以及金属密封盒；其中，所述电路部分设置在所述金属密封盒中。另外，将球形充气电离室、信号放大/数据处理电路、金属密封盒等部件全部置于绝缘罩中，可以进一步提高整个探测器设备对恶劣环境的适应性。另外，在绝缘罩外层镀导电膜，能够起到电磁屏蔽作用，提高信号放大/数据处理电路的抗电磁干扰能力，保证性能稳定，提高测量精度。
文档编号G01T1/00GK101526622SQ20081010135
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者代主得, 张清军, 李元景, 李树伟, 李荐民, 王永强, 缪庆文 申请人:清华大学;同方威视技术股份有限公司