反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪的制作方法

本发明涉及放射性测量技术领域，特别涉及一种反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪。

背景技术：

γ射线能量为几十kev到mev的能量范围内时，半导体探测器、闪烁晶体探测器测得的能谱中，康普顿坪的面积往往比较大，给复杂谱的解析增加了困难。较低能量的γ射线的全能峰会叠加在高能γ能谱的康普顿坪上，由于坪上计数的统计涨落，从而大大影响了低能量γ射线全能峰面积测量的精度，或有可能根本寻不到低能γ射线的全能峰。放射性测量的本底水平直接影响其探测下限，宇宙射线及环境中的天然放射性核素均会增加全谱的积分本底水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单紧凑，测量精度高，同时具有反康普顿散射和反宇宙射线功能的高纯锗谱仪。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪，包括铅屏蔽室5和安装于铅屏蔽室5内部的主探测器1、环反符合探测器2和顶探测器3，顶探测器3位于环反符合探测器2的上方；环反符合探测器2的中部设有空腔，空腔的下部形成用于安装主探测器1的第一空腔201，空腔的上部形成用于盛放待检测样品的第二空腔202。

进一步，顶探测器3上安装有第一光电倍增管31，环反符合探测器2上安装有第二光电倍增管21；所述环反符合探测器2和顶探测器3组成反符合探测器；环反符合探测器2为塑料闪烁体探测器，顶探测器3为bgo闪烁体探测器；所述第一光电倍增管31设于顶探测器3的一端，主探测器1、环反符合探测器2和顶探测器3与反符合功能电路连接；当主探测器1和环反符合探测器2都有信号输出时、顶探测器3和主探测器1中都有输出时、或者三个探测器均有信号输出时，主探测器1中的输出信号不被处理。

进一步，所述反符合功能电路包括跟随电路，相加电路，对数放大电路，甄别成形电路，反符合电路，线性门，多道分析器，单片机，能谱主放电路和甄别死时间控制电路；所述跟随电路的输入端与环反符合探测器2和顶探测器3的输出端连接，跟随电路的输出端与相加电路的输入端连接，相加电路的输出端与对数放大电路的输入端连接，对数放大电路的输出端与甄别成形电路的输入端连接，甄别成形电路的输出端与反符合电路的输入端连接，反符合电路的输出端与线性门的输入端连接，线性门的输出端与多道分析器连接，多道分析器与单片机连接；能谱主放电路的输入端与主探测器1的输出端连接，能谱主放电路的输出端与甄别死时间控制电路和反符合电路的输入端连接。

进一步，所述环反符合探测器2的上部经过切割后形成棱柱22，棱柱22与环反符合探测器2的下部顶面之间形成多个缺角203，每个缺角203的底面设有一个第二光电倍增管21，第二光电倍增管21垂直于缺角203的底面。

进一步，所述环反符合探测器2的上部经过切割后形成正四棱柱，正四棱柱与环反符合探测器2的下部顶面之间形成四个缺角203，每个缺角203的底面设有一个第二光电倍增管21。

进一步，所述第一空腔201和第二空腔202为圆柱形空腔，主探测器1为圆柱体，第一空腔201的内径与主探测器1的外径相同。

进一步，所述顶探测器3和环反符合探测器2外均设有遮光膜层。

进一步，所述铅屏蔽室5包括铅屏蔽室本体51和扣合在铅屏蔽室本体51上的上铅盖52，上铅盖52和铅屏蔽室本体51扣合后在铅屏蔽室5内部形成密闭空间；铅屏蔽室本体51的中部设有容纳环反符合探测器2的第一容纳空腔，上铅盖52上设有容纳顶探测器3的第二容纳空腔，上铅盖52扣合在铅屏蔽室本体51上时，顶探测器3覆盖第二空腔202的上方；所述第一容纳空腔和第二容纳空腔为长方体空腔，所述环反符合探测器2为长方体状，顶探测器3为与环反符合探测器2的顶部相应的长方体状。

进一步，所述顶探测器3为bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者塑料闪烁体；环反符合探测器2为nai闪烁体、或者bgo闪烁体、或者塑料闪烁体、或者塑料闪烁体、nai闪烁体和bg0闪烁体三种材料中的任意两种两两组合，主探测器1是bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者labr3闪烁体。

进一步，所述上铅盖52为浇筑方式加工而成的铅结构，所述铅屏蔽室本体51包括交错叠放而成的铅结构层，铅结构层的内侧壁依次设有隔片层和铜层，铅屏蔽室本体51的内外均采用铁板固定。

本发明反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪，同时实现反康普顿散射和反宇宙射线的功能，进一步提高放射性测量的精度，最大限度的降低检测下限。环反符合探测器的上部经过切割后形成棱柱，棱柱与环反符合探测器的下部顶面之间形成多个缺角，每个缺角的底面设有一个第二光电倍增管，不影响探测效率的同时，降低整体设备的体积，降低成本。本发明铅屏蔽室采用铅屏蔽室本体和扣合于铅屏蔽室本体上的上铅盖，主探测器和环反符合探测器从铅屏蔽室本体的顶部装入铅屏蔽室本体内部；而顶探测器装入上铅盖内后再安装于铅屏蔽室本体的顶部，反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪的安装方便快捷，铅屏蔽室的整体结构紧凑，对射线的屏蔽性能好，最大限度降低外部宇宙射线的干扰，提高测量精度；特别地，所述第一容纳空腔和第二容纳空腔为长方体空腔，所述环反符合探测器为长方体状，顶探测器为与环反符合探测器相应的长方体状，以配合方形的铅室，保证了铅盖的打开可以为推拉式，操作可以更加轻便。第一空腔的内径与主探测器的外径相同，且遮光膜层足够薄，保证了康普顿散射射线的绝对探测效率。

附图说明

图1是本发明反康普顿反宇宙射线的高纯锗谱仪的平面图；

图2是本发明环反符合探测器的俯视图；

图3是本发明环反符合探测器的立体图；

图4是本发明环反符合探测器的侧视图；

图5是本发明反符合功能电路的电路结构框图。

具体实施方式

以下结合附图1至5给出的实施例，进一步说明本发明的反康普顿反宇宙射线的高纯锗谱仪的具体实施方式。本发明的反康普顿反宇宙射线的高纯锗谱仪不限于以下实施例的描述。

如图1所示，本发明反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪，包括铅屏蔽室5和安装于铅屏蔽室5内部的主探测器1、环反符合探测器2和顶探测器3，顶探测器3位于环反符合探测器2的上方；环反符合探测器2的中部设有空腔，空腔的下部形成用于安装主探测器1的第一空腔201，空腔的上部形成用于盛放待检测样品的第二空腔202。本发明反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪，同时实现反康普顿散射和反宇宙射线的功能，进一步提高放射性测量的精度，最大限度的降低检测下限。

如图1所示，所述铅屏蔽室5包括铅屏蔽室本体51和扣合在铅屏蔽室本体51上的上铅盖52，上铅盖52和铅屏蔽室本体51扣合后在铅屏蔽室5内部形成密闭空间；铅屏蔽室本体51的中部设有容纳环反符合探测器2的第一容纳空腔，上铅盖52上设有容纳顶探测器3的第二容纳空腔，上铅盖52扣合在铅屏蔽室本体51上时，顶探测器3覆盖第二空腔202的上方；所述第一容纳空腔和第二容纳空腔为长方体空腔，所述环反符合探测器2为长方体状，顶探测器3为与环反符合探测器2的顶部相应的长方体状。本发明铅屏蔽室采用铅屏蔽室本体和扣合于铅屏蔽室本体上的上铅盖，主探测器和环反符合探测器从铅屏蔽室本体的顶部装入铅屏蔽室本体内部；而顶探测器装入上铅盖内后再安装于铅屏蔽室本体的顶部，反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪的安装方便快捷，铅屏蔽室的整体结构紧凑，对射线的屏蔽性能好，最大限度降低外部宇宙射线的干扰，提高测量精度；特别地，所述第一容纳空腔和第二容纳空腔为长方体空腔，所述环反符合探测器为长方体状，顶探测器为与环反符合探测器的顶部相应的长方体状，以配合方形的铅室，保证了铅盖的打开可以为推拉式，操作可以更加轻便。上铅盖52侧面装有滑轮，铅屏蔽室本体51上表面装有导轨，上铅盖52就可以滑动式开启。

如图1所示，环反符合探测器2和顶探测器3组成反符合探测器；环反符合探测器2为塑料闪烁体探测器，顶探测器3为bgo闪烁体探测器；所述第一光电倍增管31设于顶探测器3的一端，第一光电倍增管31和第二光电倍增管21与反符合功能电路连接。环反符合探测器2采用整块塑料闪烁体，保证康普顿散射射线的绝对探测效率。顶探测器3上安装有第一光电倍增管31，环反符合探测器2上安装有第二光电倍增管21；当主探测器1和环反符合探测器2都有信号输出时、顶探测器3和主探测器1中都有输出时、或者三个探测器均有信号输出时，主探测器1中的输出信号不被处理。

如图5所示，具体地，所述反符合功能电路包括跟随电路，相加电路，对数放大电路，甄别成形电路，反符合电路，线性门，多道分析器，单片机，能谱主放电路和甄别死时间控制电路；所述跟随电路的输入端与环反符合探测器2和顶探测器3输出端连接，跟随电路的输出端与相加电路的输入端连接，相加电路的输出端与对数放大电路的输入端连接，对数放大电路的输出端与甄别成形电路的输入端连接，甄别成形电路的输出端与反符合电路的输入端连接，反符合电路的输出端与线性门的输入端连接，线性门的输出端与多道分析器连接，多道分析器与单片机连接；能谱主放电路的输入端与主探测器1的输出端连接，能谱主放电路的输出端与甄别死时间控制电路和反符合电路的输入端连接。

特别地，顶探测器3的bgo也可以为nai，或者塑料闪烁体；环反符合探测器2的塑料闪烁体也可以为nai、bgo或者塑料闪烁体、nai闪烁体和bgo闪烁体三种材料中的任意两种两两组合，主探测器1也可以是bgo或者nai或者labr3闪烁体。

环反符合探测器也可以为其它类型的柱状(圆柱、六棱柱等)，或多块多类型探测器拼接成的柱状。也可以为整块或多块bgo、nai拼接成的柱状。铅屏蔽室本体也可以为浇筑而成。

如图4所示，具体地，所述第一空腔201和第二空腔202为圆柱形空腔，第一空腔201的直径小于第二空腔202的直径。第一空腔201和第二空腔202的直径也可以为相等。

特别地，第一空腔201的内径与主探测器1的外径相同；所述塑料闪烁体探测器和bg0闪烁体探测器外还设有遮光膜层。第一空腔201的内径与主探测器1的外径相同，且遮光膜层足够薄，保证了康普顿散射射线的绝对探测效率。遮光膜层厚度1-2mm，即可保证康普顿散射射线的绝对探测效率，优选，遮光膜厚度1.5mm。

如图2-4所示，环反符合探测器2的上部经过切割后形成棱柱22，棱柱22与环反符合探测器2的下部顶面之间形成多个缺角203，每个缺角203的底面设有一个第二光电倍增管21，第二光电倍增管21垂直于缺角203的底面。显然可以为四棱柱，六棱柱或者八棱柱或者其他棱柱。塑料闪烁体探测器的形状也可以是几块塑料闪烁体组合而成，如下部为正方形塑料闪烁体，上部为正棱柱闪烁体。图中实施例，环反符合探测器2的上部经过切割后形成正四棱柱22，正四棱柱22与环反符合探测器2的下部顶面之间形成四个缺角203，每个缺角203的底面设有一个第二光电倍增管21。显然，环反符合探测器2的上部也可以切割为圆柱体，留下一定空间放置第二光电倍增管21即可。这样设计的目的是，不影响探测效率的同时，降低整体设备的体积，降低成本。上部也可以为圆柱，整体也可以为圆柱，做成方的是为了配合方形的铅室，保证铅盖也为方形，开盖方式就可以做成推拉的，方便操作。圆形的前盖无法做成该结构。

如图1所示，上盖52采用浇筑的方式加工而成。铅屏蔽室本体51采用铅块交错叠放而成，以保证所有的叠放间隙都被其他铅块所遮挡，铅屏蔽室的内外均采用铁板固定。内腔部分在铅表面分别衬以隔片和铜。

如图1所示，具体地，所述上铅盖52为浇筑方式加工而成的铅结构，所述铅屏蔽室本体51包括交错叠放而成的铅结构层，铅结构层的内侧壁依次设有隔片层和铜层，铅屏蔽室本体51也可以是整体浇铸而成。铅屏蔽室5为铁屏蔽室或者铅铁合金屏蔽室。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。