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射线能量为百kev到mev的能量范围内时，单晶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，由于坪上技术的统计涨落，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。高能射线的康普顿散射往往会引起低能射线较高的涨落，甚至淹没低能射线峰。宇宙射线会带来较高的本底水平。现有技术仅有单独的反康普顿谱仪或反宇宙射线谱仪，不能在同一设备上实现两种技术，无法获取低本底、低康普顿坪的谱图，增加了设备的使用成本。由于高纯锗谱仪均需配置较重的低本底铅室，尤其是反符合铅室，在使用过程中往往费时费力。现有技术多使用nai探测器作为环探测器，nai探测器由于其难以实现大体积，易潮解等缺点。此外，现有高纯锗谱仪在铅屏蔽室本体内安装环探测器和主探测器，在上铅盖中安装顶探测器，高纯锗谱仪的整体体积较大。
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7和安装于铅屏蔽室7内的主探测器1，环探测器2和符合探测器4，符合探测器4位于主探测器1的上方；所述环探测器2是bgo闪烁体探测器；环探测器2的中部设有空腔，空腔的上部形成用于安装符合探测器4的第一安装腔201，空腔的下部形成用于安装主探测器1的第三安装腔203，空腔的中部形成用于盛放待检测样品3的第二安装腔202。
进一步，所述符合探测器4上安装有第一光电倍增管5，环探测器2上安装有第二光电倍增管6，第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端与电子光学电路的输入端连接；当主探测器1和环环探测器2都有信号输出时、符合探测器4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，所述电子光学电路包括第一光学电路，第二光学电路，第三光学电路和符合反符合电路，第一光学电路、第二光学电路和第三光学电路的输入端分别与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第一光学电路、第二光学电路和第三光学电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接，符合反符合电路的输出端与单片机连接。
进一步，所述第一光学电路包括相加前放电路，第一放大器电路和第一单道电路；相加前放电路的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第一放大器电路的输入端与相加前放电路的输出端连接，第一放大器电路的输出端与第一单道电路的输入端连接，第一单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接；所述第二光学电路包括第二放大器电路和第二单道电路；所述第二放大器电路的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第二放大器电路的输出端与第二单道电路的输入端连接，第二单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接；所述第三光学电路包括混频器，第三放大器，第三单道电路和谱放大器；混频器的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第三放大器的输入端与混频器的输出端连接，第三放大器的输出端与第三单道电路的输入端连接，第三单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接，谱放大器的输入端与混频器的输出端连接，谱放大器的输出端与单片机连接。
进一步，所述符合反符合电路包括符合电路和反符合电路，符合电路和反符合电路连接；符合电路包括第一成形电路，第一与非门，第一反相器，第二与非门，第二成形电路和第二反相器；第一成形电路的输入端与第二单道电路的输出端连接，第一与非门的输入端与第一成形电路的输出端连接，第一反相器的输入端与第一与非门的输出端连接，第二与非门的输入端与第一反相器的输出端连接，第二与非门的输出端与第二成形电路的输入端连接，第二成形电路的输出端与单片机连接，第二反相器的输入端与第三单道电路的输出端连接，第二反相器的输出端与第一与非门的输入端连接，第二与非门的输入端与反符合电路连接；反符合电路包括第三成形电路，第三与非门u18，积分电路，第四与非门u19，第四成形电路和第三反相器u23；第三成形电路的输入端与第一单道电路的输出端连接，第三与非门u18的输入端与第三成形电路的输出端连接，第四与非门u19的输入端与第三与非门u18的输出端连接，第四成形电路的输入端与第四与非门u19的输出端连接，第四成形电路的输出端与单片机连接，积分电路的输出端与第三与非门u18的输入端连接，第三反相器u23的输入端与第三单道电路的输出端连接，第三反相器u23的输出端与第四与非门u19的输入端连接，第三与非门u18的输出端与符合电路的第二与非门的输入端连接。
进一步，所述反符合电路还包括电容c15，电容c18，电容c40；所述第三成形电路包括处理芯片u13a，电容c13，电容c43，电容c55和可调电阻vr3；第四成形电路包括处理芯片u13b，电阻r43，电容c44和电容c56；可调电阻vr3的两端分别与处理芯片u13a的第二管脚和处理芯片u13a的第十五管脚连接，可调电阻vr3的调节端与处理芯片u13a的第三管脚连接，电容c43和电容c55并联后的一端与处理芯片u13a的第十五管脚连接，另一端与处理芯片u13a的第十四管脚连接，电容c13并联连接于处理芯片u13a的第八管脚和处理芯片u13a的第十六管脚之间，处理芯片u13a的第十三管脚与第三与非门u18输入端第一管脚连接，第三与非门u18输入端第二管脚与积分电路的输出端连接，第三与非门u18输出端与第四与非门u19的输入端第一管脚连接，第四与非门u19的输出端与处理芯片u13b的第九管脚连接，电容c44和电容c56并联连接于处理芯片u13b第六管脚和处理芯片u13b第七管脚之间，电容c44和电容c56并联后的一端经过电阻r43连接至处理芯片u13b的第十管脚和处理芯片u13b的第十一管脚之间，处理芯片u13b的第五管脚与单片机连接，第三反相器u23的第二管脚与第三单道电路的输出端连接，电容c40的一端接地，另一端与第三反相器u23的第五管脚连接，第三反相器u23的第三管脚接地，第三反相器u23的第四管脚与第四与非门u19的第二管脚连接，电容c15的一端与第三与非门u18的第五管脚连接，另一端接地，第三与非门u18的第三管脚接地，电容c18的一端与第四与非门u19的第五管脚连接，另一端接地，第四与非门u19的第三管脚接地。
进一步，所述环探测器2的中部形成正六棱柱状空腔，所述环探测器2通过六块形状相同的长方体状的bgo闪烁体和六块形状相同的三角柱状的bgo闪烁体拼接形成，六块长方体状的bgo闪烁体一次连接呈环状，六块三角柱状的bgo闪烁体分别安装于相邻两块长方体状的bgo闪烁体的间隙中。
进一步，所述环探测器2的上方设有六个第二光电倍增管6。
进一步，所述铅屏蔽室7包括铅屏蔽室本体72和扣合在铅屏蔽室本体72上的上铅盖71，铅屏蔽室本体72上的上铅盖71扣合后在铅屏蔽室7内部形成用于安装主探测器1、环探测器2和符合探测器4的密闭空间。
进一步，所述铅屏蔽室7呈长方体状，铅屏蔽室本体72为长方体状，上铅盖71为与铅屏蔽室本体72配合的长方体状。
进一步，所述上铅盖71为浇筑方式加工而成的铅结构，所述铅屏蔽室本体72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72的内外均采用铁板固定。
进一步，所述主探测器1是bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者labr3闪烁体；符合探测器4为bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者塑料闪烁体或者labr3闪烁体。
本发明环探测器采用bgo闪烁体，体积小，射线探测效率优良，同时利用其高原子序数的特性，自身可以作为屏蔽体，降低本底水平；本发明环探测器、符合探测器和主探测器均设于铅屏蔽室的下部，环探测器的中部空腔的上下两端分别安装符合探测器和主探测器，在符合探测器和主探测器之间设置用于盛放待检测样品的第二安装腔，探测器的布局空间紧凑，减小体积；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。本发明通过组合符合探测器及电子学线路上的开关k，可达到实现反康普顿反宇宙射线测量、高效率及优值的测量、γ-γ符合测量及β-γ符合测量的切换。铅屏蔽室采用方形结构，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侧面装有滑轮，铅屏蔽室本体上表面装有导轨，上铅盖就可以滑动式开启。
附图说明
图1是本发明的反康普顿反宇宙射线的高纯锗谱仪的平面图；
图2是本发明电子光学电路的结构框图；
图3是本发明符合反符合电路的逻辑框图；
图4是本发明符合电路的电路图；
图5是本发明环探测器的立体结构图。
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高纯锗谱仪不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本发明一种反康普顿反宇宙射线高纯锗谱仪包括铅屏蔽室7和安装于铅屏蔽室7内的主探测器1，环探测器2和符合探测器4，符合探测器4位于主探测器1的上方；所述环探测器2是bg0闪烁体探测器；环探测器2的中部设有空腔，空腔的上部形成用于安装符合探测器4的第一安装腔201，空腔的下部形成用于安装主探测器1的第三安装腔203，空腔的中部形成用于盛放待检测样品3的第二安装腔202。本发明环探测器采用bgo闪烁体体积小，射线探测效率优良，同时利用其高原子序数的特性，自身可以作为屏蔽体，降低本底水平；本发明环探测器、符合探测器和主探测器均设于铅屏蔽室的下部，环探测器的中部空腔的上下两端分别安装符合探测器和主探测器，在符合探测器和主探测器之间设置用于盛放待检测样品的第二安装腔，结构紧凑，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，所述符合探测器4上安装有第一光电倍增管5，环探测器2上安装有第二光电倍增管6，第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端与电子光学电路的输入端连接；当主探测器1和环环探测器2都有信号输出时、符合探测器4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2所示，所述电子光学电路包括第一光学电路，第二光学电路，第三光学电路和符合反符合电路，第一光学电路、第二光学电路和第三光学电路的输入端分别与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第一光学电路、第二光学电路和第三光学电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接，符合反符合电路的输出端与单片机连接。所述第一光学电路包括相加前放电路，第一放大器电路和第一单道电路；相加前放电路的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第一放大器电路的输入端与相加前放电路的输出端连接，第一放大器电路的输出端与第一单道电路的输入端连接，第一单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接；所述第二光学电路包括第二放大器电路和第二单道电路；所述第二放大器电路的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第二放大器电路的输出端与第二单道电路的输入端连接，第二单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接；所述第三光学电路包括混频器，第三放大器，第三单道电路和谱放大器；混频器的输入端与第一光电倍增管5和第二光电倍增管6的输出端连接，第三放大器的输入端与混频器的输出端连接，第三放大器的输出端与第三单道电路的输入端连接，第三单道电路的输出端与符合反符合电路的输入端连接，谱放大器的输入端与混频器的输出端连接，谱放大器的输出端与单片机连接。
如图3所示，所述符合反符合电路包括符合电路和反符合电路，符合电路和反符合电路连接；符合电路包括第一成形电路，第一与非门，第一反相器，第二与非门，第二成形电路和第二反相器；第一成形电路的输入端与第二单道电路的输出端连接，第一与非门的输入端与第一成形电路的输出端连接，第一反相器的输入端与第一与非门的输出端连接，第二与非门的输入端与第一反相器的输出端连接，第二与非门的输出端与第二成形电路的输入端连接，第二成形电路的输出端与单片机连接，第二反相器的输入端与第三单道电路的输出端连接，第二反相器的输出端与第一与非门的输入端连接，第二与非门的输入端与反符合电路连接；反符合电路包括第三成形电路，第三与非门u18，积分电路，第四与非门u19，第四成形电路和第三反相器u23；第三成形电路的输入端与第一单道电路的输出端连接，第三与非门u18的输入端与第三成形电路的输出端连接，第四与非门u19的输入端与第三与非门u18的输出端连接，第四成形电路的输入端与第四与非门u19的输出端连接，第四成形电路的输出端与单片机连接，积分电路的输出端与第三与非门u18的输入端连接，第三反相器u23的输入端与第三单道电路的输出端连接，第三反相器u23的输出端与第四与非门u19的输入端连接，第三与非门u18的输出端与符合电路的第二与非门的输入端连接。符合反符合电路包括符合电路和反符合电路，实现反康普顿和反宇宙射线的功能，符合反符合电路的结构简单紧凑。
具体地，如图4给出反符合电路的具体实施例。所述反符合电路还包括电容c15，电容c18，电容c40；所述第三成形电路包括处理芯片u13a，电容c13，电容c43，电容c55和可调电阻vr3；第四成形电路包括处理芯片u13b，电阻r43，电容c44和电容c56；可调电阻vr3的两端分别与处理芯片u13a的第二管脚和处理芯片u13a的第十五管脚连接，可调电阻vr3的调节端与处理芯片u13a的第三管脚连接，电容c43和电容c55并联后的一端与处理芯片u13a的第十五管脚连接，另一端与处理芯片u13a的第十四管脚连接，电容c13并联连接于处理芯片u13a的第八管脚和处理芯片u13a的第十六管脚之间，处理芯片u13a的第十三管脚与第三与非门u18输入端第一管脚连接，第三与非门u18输入端第二管脚与积分电路的输出端连接，第三与非门u18输出端与第四与非门u19的输入端第一管脚连接，第四与非门u19的输出端与处理芯片u13b的第九管脚连接，电容c44和电容c56并联连接于处理芯片u13b第六管脚和处理芯片u13b第七管脚之间，电容c44和电容c56并联后的一端经过电阻r43连接至处理芯片u13b的第十管脚和处理芯片u13b的第十一管脚之间，处理芯片u13b的第五管脚与单片机连接，第三反相器u23的第二管脚与第三单道电路的输出端连接，电容c40的一端接地，另一端与第三反相器u23的第五管脚连接，第三反相器u23的第三管脚接地，第三反相器u23的第四管脚与第四与非门u19的第二管脚连接，电容c15的一端与第三与非门u18的第五管脚连接，另一端接地，第三与非门u18的第三管脚接地，电容c18的一端与第四与非门u19的第五管脚连接，另一端接地，第四与非门u19的第三管脚接地。在第三与非门u18和第四与非门u19之间连接一个反相器即可构成符合电路。芯片u13的型号为sn74ls221。
具体地，如图2所示，当k拨到k1时，整套装置可实现了反康普顿反宇宙射线测量的功能，即环探测器与符合探测器都作为环探测器使用。当k拨到k2时，整套装置可实现了γ-γ符合的测量功能，即主探测器与符合探测器进行γ-γ符合或者γ-β符合。当k拨到k3时，整套装置可实现了高效率及优值的测量功能，即主探测器与符合探测器都作为主探测器使用。本发明通过组合符合探测器及电子学线路上的开关k，可达到实现反康普顿反宇宙射线测量、高效率及优值的测量、γ-γ符合测量及β-γ符合测量的切换。
如图5所示，所述环探测器2的中部形成正六棱柱状空腔，所述环探测器2通过六块形状相同的长方体状的bg0闪烁体和六块形状相同的三角柱状的bg0闪烁体拼接形成，六块长方体状的bg0闪烁体一次连接呈环状，六块三角柱状的bgo闪烁体分别安装于相邻两块长方体状的bg0闪烁体的间隙中。环探测器2也可以为其他形状，环探测器2的设有六个第二光电倍增管6，在每块长方体状的bgo闪烁体上分别设一个第一光电倍增管5。
特别地，所述主探测器1是bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者labr3闪烁体。符合探测器4为bgo闪烁体、或者nai闪烁体、或者塑料闪烁体或者labr3闪烁体。
如图2所示，所述铅屏蔽室7包括铅屏蔽室本体72和扣合在铅屏蔽室本体72上的上铅盖71，铅屏蔽室本体72上的上铅盖71扣合后在铅屏蔽室7内部形成用于安装主探测器1、环探测器2和符合探测器4的密闭空间。铅屏蔽室采用方形结构，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71侧面装有滑轮，铅屏蔽室本体72上表面装有导轨，上铅盖71就可以滑动式开启。
如图1所示，所述铅屏蔽室7呈长方体状，铅屏蔽室本体72为长方体状，上铅盖71为与铅屏蔽室本体72配合的长方体状。所述上铅盖71为浇筑方式加工而成的铅结构，所述铅屏蔽室本体72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72的内外均采用铁板固定。铅屏蔽室本体72也可以是整体浇铸而成，铅屏蔽室7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。