一种用于环境辐射剂量率监测的探测器的制造方法
【专利摘要】本发明属于辐射防护领域，提供一种用于环境水平X、γ射线辐射剂量率测量的探测器，包括外壳和高气压电离室，所述高气压电离室外壁为球形结构，外壁底部设有一方便电离室与探测器内部其它零件连接的端盖，电离室内部设有和外壁同心的球形内胆，内胆通过绝缘子与端盖连接。除绝缘子焊接组件外，电离室全部采用铝或铝合金材料制作。本发明结构简单、使用方便，能够有效解决高气压电离室在环境监测中能量下限高的难题，提高该类探测器对低能γ射线的灵敏度，同时提高其能量响应线性和各向同性，提高测量结果的可信度。
【专利说明】—种用于环境辐射剂量率监测的探测器
【技术领域】
[0001]本发明属于辐射防护领域，涉及一种用于环境水平X、Y射线辐射剂量率测量的探测器。
【背景技术】
[0002]环境辐射剂量率监测是环境监测的一个重要方面，通过监测仪实时监测大气环境中的X、Y射线(以下简称射线)辐射剂量率，获取大气环境中放射性物质强度的变化情况，监测大气环境中放射性物质的异常变化，为环境评估及事故报警提供依据。
[0003]传统的环境辐射剂量率监测仪主要采用GM管及高气压电离室两种类型的核辐射探测器。其中，GM管因为使用寿命较短、统计涨落大，很少作为精确测量仪表使用。高气压电离室由于结构简单、工作性能稳定、使用寿命长，被广泛用于环境辐射监测领域。但也存在一定的缺点，绝大多数高气压电离室均采用不锈钢材料制作，电离室壁材料对低能射线阻挡非常严重，导致探测器可测量到的射线能量下限非常高，从而降低了电离室对低能射线的响应。通常不锈钢电离室的射线能量测量下限在SOkeV左右，而一些常见的放射性核素如241Am发出的Y射线能量为60keV左右，而且这部分放射性物质对人的伤害也不容忽视。因此，有必要拓宽环境监测用高气压电离室的能量下限，加强对中、低能射线的监测。
[0004]采用不锈钢材料制作的高气压电离室还存在能量响应线性差的缺点，对相同辐射剂量率、不同能量的Y辐射场测量的结果偏差很大，造成测量结果准确度不够高、数据可靠性差等缺点。一些结构不合理的探测器，还存在各向同性差、电磁兼容性差等缺点，从而限制了高气压电离室在环境监测中的推广。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述【背景技术】的不足之处，提供一种基于铝壁高压气电离室的环境X、Y辐射剂量率监测的探测器，用以解决高气压电离室在环境监测中能量下限高的难题，提高该类探测器对低能Y射线的灵敏度，同时提高其能量响应线性和各向同性，提高测量结果的可信度。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，包括外壳和高气压电离室，所述高气压电离室外壁为球形结构，外壁底部设有一方便电离室与探测器内部其它零件连接的端盖，电离室内部设有和外壁同心的球形内胆，内胆通过绝缘子与端盖连接。除绝缘子焊接组件外，电离室全部采用铝或铝合金材料制作。
[0007]该探测器的高气压电离室的外壁为铝或铝合金，探测器外壳采用铝合金或低原子序数的材料制作，能够有效减少壁材料，包括探测器外壳和高气压电离室的外壁，对低能射线的吸收，提高电离室对低能射线的探测效率。
[0008]在上述技术方案中，为了提高探测器各向同性，高气压电离室为球形结构，探测器外壳为顶部与电离室同心的半球形封头的圆柱形结构，使得在探测器的射线接收部分，夕卜壳在电离室上的投影厚度保持一致。[0009]电离室内部充入高纯度的氮、氩混合气体作为工作介质，利用氮气、氩气对射线吸收本领的差别，调整高气压电离室的能量响应线性，避免了采用单一气体形成对部分能量的射线灵敏过高的缺点。
[0010]在上述技术方案中，当探测器外壳为绝缘体时，为了提高探测器的电磁兼容性，在壳体表面喷涂有一层导电物质，该物质可以是石墨漆、金属漆或金属膜中的一种。
[0011]在上述技术方案中，高气压电离室的前置放大电路位于电离室端盖下方，采用带干燥剂的金属干燥剂盒密封，便于使绝缘子和前置放大电路的输入端长期保持干燥状态，以维持信号线和地之间的高绝缘电阻，端盖和干燥剂盒之间设有一绝缘法兰过渡连接。
[0012]在上述技术方案中，探测器的电源和信号处理单元可以设于探测器外壳底部安装的底箱内部，与电离室组成一个一体化结构。由于电源容易对其它信号形成干扰，在电源和信号处理单元之间用一块金属板隔离。
[0013]在上述技术方案中，探测器、信号处理单元和电源也可以采用分离结构，将电源和信号处理单元置于探测器外部单独的控制箱内，采用导线与探测器连接。一体化的结构方便探测器作为一个独立设备使用，分离结构便于多个探测器组成一个网络，信号集中处理显不O
[0014]本发明基于铝壁高压气电离室的环境X、Y辐射剂量率监测的探测器，结构简单、使用方便，能够有效解决高气压电离室在环境监测中能量下限高的难题，提高该类探测器对低能Y射线的灵敏度，同时提高其能量响应线性和各向同性，提高测量结果的可信度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明中高气压电离室的结构示意图。
[0016]图2为本发明中带信号处理单元及电源的探测器的结构示意图。
[0017]图3为本发明中不带信号处理单元及电源的探测器的结构示意图。
[0018]其中:1.高气压电离室外壁，2.高气压电离室内胆，3.充气咀，4.端盖，5.绝缘子，6.外壳，7.绝缘法兰，8.干燥剂盒，9.干燥剂，10.金属挡板，11.电源，12.接地柱，13.底箱，14.信号处理单元，15.前置放大电路，16.底盖，17.连接器。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
[0020]如图1所示，为本发明中高气压电离室的一种实施例。其中，电离室外壁I为铝或铝合金材料的球形结构，内胆2为薄壁的铝或不锈钢小球，通过绝缘子5与外壁底部的端盖4连接，两个球为同心结构，可以保证探测器探测效率的各向同性。外壁I与端盖4组成密封体，由设于外壁侧面的充气咀3与外界连接，通过抽气/充气装置将外壁I内部的空气排尽后，充入高纯度的氮、氩混合气体，再利用熔焊的方法将充气咀3的端面密封。端盖4的作用是方便与探测器内部其它零件连接。
[0021]如图2所示，为本发明中带信号处理单元及电源的探测器的一种实施例。其中，夕卜壳6上半部分为半球形壳体,下半部分为圆柱形结构,外壳6底部安装底箱13,外壳6底部采用变径法兰结构。这样接收射线的部分即与电离室外壁齐平的部分可以做得很薄，减少外壳对射线的吸收，底部加厚的部分又能保证探测器整体的强度。为了减少外壳6对低能射线的吸收，外壳6为铝合金或者低原子序数的材料制作。当6为绝缘体时，在6的表面需喷涂一层导电物质，该物质可以是石墨漆、金属漆或金属膜，同时将该导电层与接地柱12连接在一起，可靠接地，避免在探测器表面形成静电积累。
[0022]如图2所示的实施例中，前置放大电路15位于电离室端盖4下方的金属干燥剂盒8内，干燥剂盒8中装放有干燥剂9，便于使前置放大电路15和绝缘子5长期保持干燥状态，保证器件的绝缘度。电离室端盖4和干燥剂盒9之间设有一绝缘法兰7过渡连接，便于隔离电离室上的高压。为了便于探测器作为一个独立设备使用，信号处理单元14和电源11位于外壳6内部，之间有金属挡板10隔离，以提高探测器的电磁兼容性。电源11设于底箱13内，底箱13上设有接地柱12。
[0023]如图3所示的实施例中，为了便于多个探测器组成监测网络，信号集中处理，将图2中的信号处理单元14和电源11移除，仅保留前置放大电路，将底箱11更换为底盖16，底盖16上设有连接器17，前置放大电路输出的信号通过连接器17输出至探测器外部的信号处理单元处理，同时，探测器所需的电源由外部设备提供。
【权利要求】
1.一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，包括外壳、高气压电离室，其特征是:所述高气压电离室外壁为球形结构，电离室外壁采用铝或铝合金制作，外壁底部设有一端盖，电离室内部设有和外壁同心的球形内胆，内胆为薄壁的铝或不锈钢小球，内胆通过绝缘子与端盖连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，其特征是:高气压电离室内部所充气体为高纯度的氮氩混合气，充气咀位于外壁侧面。
3.根据权利要求1所述的一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，其特征是:所述探测器外壳顶部为球形结构，底部为变径法兰的圆柱体结构，外壳采用铝合金或低原子序数的材料制作，当外壳采用绝缘体材料制作时，表面喷涂有一层导电物质，该物质为石墨漆、金属漆或金属膜中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，其特征是:所述探测器的前置放大电路设于高气压电离室端盖下方的干燥剂盒内，端盖和干燥剂盒之间设有一绝缘法兰过渡连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于环境辐射剂量率监测的探测器，其特征是:所述探测器外壳内设有信号处理单元和电源，信号处理单元和电源之间通过金属挡板隔离，所述信号处理单元与前置放大电路相连，电源为探测器供电。
【文档编号】G01T1/02GK103472476SQ201310420529
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】孙光智, 金坦, 毕明德, 蔡涛, 王明剑, 王东芹, 许浒, 郭智荣, 徐耀伟, 梁云 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所