专利名称：一种中子测水仪探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水份检测仪，具体是对高炉入炉前的焦炭进行水分检测的一种中子测水仪探测器。
背景技术：
在钢厂高炉冶炼过程中，由于投入使用的焦炭通常含有一定的水分，往往会造成入炉炭含量的变化，导致炉温波动，影响出炉产品的质量。通常在生产过程中，为了更为准确地控制高炉入炉炭的含量，需对入炉前的焦炭进行水分检测，以便更好地稳定炉温，提高产品的质量。中子测水技术起源于80年代中期，目前已普遍应用于钢厂冶炼等工业环境中。它利用了快中子易与水分子发生非弹性碰撞转变为慢中子的特性，使用BF3或3He计数管采集慢中子，输出信号经电子学单元处理后，交由计算机进行计算统计，再通过标定物料水分含量与计数管输出信号频率的函数关系式，从而计算出物料的实际水分含量值。目前，中子测水装置在国内外已经有成熟产品，其探头有多种，如:公开号为CN87206967的中国专利描述了一种“中子测水仪探头”，该中子测水仪探头采用了一维阵列方式围绕中子源两侧排列计数管，其缺陷在于:
1.由于反射板高度较低，降低了辐射防护的安全性；
2.由于物料的慢化散射作用，在装置与物料的接触面上，可能会产生较多的不能被装置屏蔽到的外漏中子束，从而对周围环境造成污染。3.装置横截面积较小，探测面积及测量深度有局限。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种可提高放射源源强利用率的一种中子测水仪探测器。本发明是这样实现的:
一种中子测水仪探测器，包括有外壳、包裹在外壳外侧壁面上的镉板层、设置在外壳腔体竖直中心部位的中子源，其特征在于:在外壳腔体内水平设置有与壳体内侧壁及中子源外壁相密合的背面反射板；在外壳腔体的底部，设置有主要由高压模块和信号处理模块组成的电子学单元；在背面反射板下面的外壳腔体的剩余空间装满屏蔽层；在背面反射板上面的壳体空间，围绕着中子源的头部，自里向外对称地排列有多组根部固定在背面反射板上的计数管支架，以及安装在支架上呈矩形阵列布局的计数管，支架上计数管的高度由里向外递次增高呈阶梯分布；围绕着这些支架上计数管，设置有侧壁固定在壳体侧壁上、底部固定在背面反射板的环廊内斜面反射板。附加技术特征在于:
所述自里向外递次增高排列的每组计数管，通过计数管夹连成一组，安装在各自的支架上。所述计数管共有4组，每组各有自里向外递次增高排列的3支计数管排列成矩形阵列。所述的计数管采用BF3或3He管。所述屏蔽层采用多层板结构的聚乙烯板，通过贯穿螺栓将其固定于外壳内壁上。本发明的优点在于:与现有技术相比，本发明的计数管呈矩形阵列方式对称的围绕着中子源排列，每组计数管中各计数管的高度围绕着中子源自里向外依次增高呈价梯分布，使计数管更充分地收集来自探测器前方的慢化散射中子(在使用300mCiAm-Be中子源时每1%的水分含量变化对应约2(T45cpS的变化，测量精度0.5%)，提高了放射源源强的利用率。同时增大了探测器的截面积(截面直径Φ=40(:πι)，提高了探测器的测量面积及测量深度，降低了由物料慢化散射而泄露的中子束数目，大大提高了设备的整体安全性。聚乙烯板除了对放射源向后方泄漏的快中子进行慢化吸收，还能对快中子慢化过程中产生的Y射线进行辐射屏蔽，有效降低了探测器表面的剂量水平，使设备更安全。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1的俯视图。图中标记:1.中子源；2.计数管；3.支架；4.计数管夹；5.环廊反射板、6背面反射板；7.屏蔽层；8.外壳；9.镉板层；10.电子学单元。
具体实施例方式如图1、图2所不,一种中子测水仪探测器,包括有外壳8、包裹在外壳8外侧壁面上的镉板层9、设置在外壳腔体竖直中心部位的中子源1，在外壳腔体内水平设置有与壳体内侧壁及中子源外壁相密合的背面反射板6 ;在外壳腔体的底部设置有主要由高压模块和信号处理模块组成的电子学单元10 ;在背面反射板6下面的外壳腔体的剩余空间装满屏蔽层7 ;在背面反射板6上面的壳体空间，围绕着中子源的头部，自里向外对称地排列有多组根部固定在背面反射板6上的计数管支架3，以及安装在支架3上呈矩形阵列布局的计数管2，支架上计数管2的高度由里向外递次增高呈阶梯分布；围绕着这些支架上计数管2，设置有侧壁固定在壳体侧壁上、底部固定在背面反射板6的环廊内斜面反射板5。所述自里向外递次增高排列的每组计数管2，通过计数管夹4连成一组，安装在各自的支架上。所述计数管共有4组，每组各有自里向外递次增高排列的计数管3支排列成3个矩形阵列。本发明采用一体化结构设计，将中子源1、计数管2、电子学单元10集成到一起。中子源I安装在探测器的中心位置，其安装位置应保证未经防护镉板9屏蔽的中子束处于探测器前方〈2 π立体角的锥状区域内，以减小外泄中子束，降低装置表面辐射水平。计数管2可采用BF3或3He管，为降低系统对高压模块的工作要求，本发明采用3He计数管。在本发明中，计数管这种阵列式的布局，能够更为充分地收集经过待测物散射慢化后形成的慢中子，从而提高设备整体的测量精度和灵敏性。环廊内斜面反射板5，可以腾出更多的空间安装更长一些的计数管2 ;背面反射板6采用多层板结构，通过螺栓彼此相连，水平安装在探测器的内壁上。每层背面反射板6反射板的厚度为0.5 lcm，其层数可根据实际需要进行调整。中子源I周围及环廊内斜面反射板5和背面反射板6的主要作用，是对中子源I发出的后2 31立体角内的快中子束进行反射，提高探测器前方2 31的快中子数，同时也能够对放射源泄漏的快中子进行慢化和吸收，降低探测器外壁的辐射污染水平。为了辐射防护的安全，探测器底部设有屏蔽层7，屏蔽层7采用聚乙烯板，为方便加工与安装，采用多层板结构，由贯穿螺栓固定于容器外壁8上，聚乙烯材料除了对放射源向后方泄漏的快中子进行慢化吸收，还能对快中子慢化过程中产生的Y射线进行辐射屏蔽，降低探测器表面的剂量水平。探测器外壳8采用铁板，除了能够提供吸收慢中子及Y射线的屏蔽效果，还能够提供足够的机械强度来承受探测器自身的重量。由于探测器外壁屏蔽层厚度较薄，采用镉板层9包裹，对可能外泄的快中子及Y射线做进一步的吸收。电子学单元10设于探测器的底部，由于探测器底部具有聚乙烯屏蔽层7，可降低放射源对电路板造成的辐射损伤，电子学单元10包含有高压模块和信号处理模块，采用多路高压分离、分别供电的方式，分别对阵列四边的四组计数管提供工作高压，同时对计数管多路输出的信号进行处理统计，最后输出装置测量到的慢中子总计数值。
权利要求
1.一种中子测水仪探测器，包括有外壳(8)、包裹在外壳(8)外侧壁面上的镉板层(9)、设置在外壳(8)腔体竖直中心部位的中子源(1)，其特征在于:在外壳(8)腔体内水平设置有与壳体(8)内侧壁及中子源(I)外壁相密合的背面反射板(6);在外壳(8)腔体的底部设置有主要由高压模块和信号处理模块组成的电子学单元(10);在背面反射板(6)下面的外壳腔体的剩余空间装满屏蔽层(7);在背面反射板(6)上面的壳体空间，围绕着中子源(I)的头部，自里向外对称地排列有多组根部固定在背面反射板(6)上的计数管支架(3)，以及安装在支架(3)上呈矩形阵列布局的计数管(2)，支架上计数管(2)的高度由里向外递次增高呈阶梯分布；围绕着这些支架上计数管(2)，设置有侧壁固定在壳体(8)侧壁上、底部固定在背面反射板(6)上的环廊内斜面反射板(5)。
2.按照权利要求1所述的中子测水仪探测器，其特征在于:所述计数管共有4组，每组各有自里向外递次增高排列的3支计数管排列成矩形阵列。
3.按照权利要求2所述的中子测水仪探测器，其特征在于:所述自里向外递次增高排列的每组计数管(2 )，通过计数管夹(4 )连成一组，安装在各自的支架(3 )上。
4.按照权利要求1所述的中子测水仪探测器，其特征在于:所述的计数管(2)采用BF3、3He管之一种。
5.按照权利要求1所述的中子测水仪探测器，其特征在于:所述屏蔽层(7)采用多层板结构的聚乙烯板，通过贯穿螺栓将其固定于外壳(8)的内壁上。
全文摘要
本发明公开一种中子测水仪探测器，包括外壳、包裹在外壳外壁上的镉板层、装在外壳腔体竖直中心的中子源，在外壳腔体内水平设置有与壳体内壁及中子源外壁密合的背面反射板；在外壳腔体底部设置有主要由高压模块和信号处理模块组成的电子学单元；在背面反射板下面的外壳腔体的剩余空间装满屏蔽层；在背面反射板上面的壳体空间，围绕着中子源头部，自里向外对称地排列有多组根部固定在背面反射板上的计数管支架，以及安装在支架上呈矩形阵列布局的计数管，支架上计数管的高度由里向外递次增高呈阶梯分布；围绕着这些支架上计数管，设置有侧壁固定在壳体侧壁上、底部固定在背面反射板的环廊内斜面反射板。具有灵敏性好、中子源使用效率高等优点。
文档编号G01N23/20GK103163167SQ20111042035
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者江山, 付勋如, 曾勇, 简明, 徐艳辉, 季进南, 黄世勇 申请人:中国核动力研究设计院