一种使用脉冲光罩的液闪测量方法与流程

本发明涉及核辐射或x射线辐射的测量，具体是x射线辐射、γ射线辐射、微粒子辐射或宇宙线辐射的测量领域，尤其涉及闪烁体是液体的闪烁探测器辐射强度测量，具体来说是一种液闪测量方法。

背景技术：

液体闪烁测量(简称液闪)技术是二十世纪五十年代初期发展起来的一种测量低能贝塔射线的有效方法,也可用于探测其它核辐射，例如可以用于探测阿尔法射线、中子，伽玛射线等辐射，液闪测量仪被广泛地应用于工业、农业、生物学、化学、医学、药学、地质、水文、考古、环境等诸多方面。

然而，在实际测量中，因为各种因素的干扰，导致测量精度受限，主要的影响因素是淬灭的影响，淬灭的种类很多，包括相淬灭，电离淬灭，浓度淬灭，化学淬灭，颜色淬灭等等淬灭，受此影响，导致样品的计数效率变低（cpm/dpm值变小，cpm表示液闪测量仪对样品的每分钟的计数率;dpm表示样品每分钟的绝对衰变数,两者的百分比叫该样品的计数效率），在实际测量时，直接测量的结果是cpm，如何从cpm准确得到dpm就成为本领域最关心的问题，因为通常淬灭是主要影响因素，因此该反推过程就叫做淬灭校正。现有技术中各厂家生产的已知的淬灭校正方法主要包括内标法，外标法，效率示踪法等，无论采用何种方法，本质上都是寻找到一个可以直接或者间接表征计数效率的指标，并且该指标在物理意义上是可测量的，当测量样品时，通过该可测量的指标就可以知道当下的计数效率，从而可以从测量值cpm计算得到dpm，内标法属于直接的表征方式，但是其需要特殊配置的液闪液，外标法必须有一组和淬灭程度相关的指标与计数效率才能进行拟合，然而外标法因为无法模拟液闪溶液本身的性质，往往测量的结果误差较大，减小误差提高测量精度就成为本领域技术人员的努力方向，而已知的这些方法，本领域技术人员通常更关心使得标准样品的测量和待测样品的测量处于相同的测量条件来减小误差，然而仪器条件，包括光电传感器本身的条件时刻都有可能发生改变，本领域却没有很好的监测方法来对仪器本身可能的性能波动误差进行校正，或者说本领域就没有发现该问题实际也是误差产生的一个重要部分。

技术实现要素：

在现有技术的基础上，申请人的技术团队通过大量的物力和人力投入，研究出了一种液闪测量仪及相关淬灭校正的方法或者监测误差产生的方法（包括三种可用的方案，每种方案均分为主要单元，整体装置和方法进行布局），提出了应当重视仪器本身的误差，并对此提出了解决方案，可以较明显的提高测量精度，具有预料之外的技术效果，经过技术人员的进一步研究，在此基础上，仍然有进一步提高精度的空间。

本发明是针对申请人的技术团队设计的一种针对能够监测电子学淬灭情况的液闪测量仪而提供的配套测量装置，主要目的是进一步提高监测精度,相应设计了对应的测量方法。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

本发明的方法是基于如下液闪测量仪系统实现的，所述的液闪测量仪包括样品承载单元，驱动单元，测量单元，计算控制单元，脉冲光源；所述驱动单元包括旋转台和多个驱动电机，样品承载单元设置在旋转台上，样品承载单元整体和旋转台的一部分设置在测量单元的壳体中，旋转台的另一部分和多个驱动电机设置在所述测量单元的壳体外，所述多个驱动电机至少为两个驱动电机分别用于驱动旋转台旋转以及驱动脉冲光源的升降，旋转台和样品承载单元内部相通，脉冲光源设置在旋转台内部，并且能够被驱动伸入样品承载单元内部，脉冲光源的顶部为平面结构，当脉冲光源完全处于旋转台内部时，脉冲光源的顶部作为样品承载单元的一部分底部，所述一部分底部与样品承载单元的另一部分底部构成样品承载单元的完整底部，所述样品承载单元的另一部分底部设置有环状标记，所述环状标记能够包围所述脉冲光源的顶部区域，所述脉冲光罩为无底部的瓶状结构，包括光罩盖，和光罩主体，光罩盖可盖住光罩主体上部开口，光罩主体下部开口具有与环状标记相同的圆环形状，所述环状标记为设置在所述样品承载单元的另一部分底部上的圆环状凹槽，光罩主体下部可插入该凹槽中，所述光罩主体的材质为低钾玻璃，整体为圆柱结构，光罩主体下部外径30毫米，玻璃壁厚1毫米，所述光罩盖的材质为聚四氟乙烯。

本发明基于以上脉冲光罩的设计提供了一种使用脉冲光罩的液闪测量方法，所述的测量方法包括：

步骤一，电子学原始数据建立步骤，在液闪测量仪第一次使用时，将脉冲光源驱动升起到样品承载单元内，并将所述脉冲光罩主体的下部插在凹槽形状的环状标记中，使得脉冲光罩罩住所述脉冲光源，控制脉冲光源在不同闪光频率下工作，通过光电倍增管获取多组该光电倍增管采集到的单位时间内的实际计数cpm与和三重-双重符合比值tdcr值，脉冲光源为系统自带的脉冲光源，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s，闪光频率可调节范围为60-100次/分钟；

步骤二，电子学数据监测步骤，在每次标准样品和待测样品测量前，均通过步骤一所述的脉冲光源进行电子学数据监测，具体步骤为，打开脉冲光源，设定闪光频率，与步骤一一样使用脉冲光罩罩住脉冲光源，记录当前的cpm和tdcr值，至少储存记录两组数据；

步骤三，计算步骤，将所述步骤一中的cpm和tdcr值进行数据拟合得到拟合曲线，计算步骤二中最后一次cpm值与倒数第二次cpm值的差值；

步骤四，逻辑判断步骤，如果步骤三中所述的差值为零或者在设定的阈值范围内，则直接将所述最后一次cpm值对应的tdcr值与倒数第二次cpm值对应的tdcr值进行比较得到tdcr值的差值；如果所述差值在设定的阈值范围外，则将所述最后一次cpm值代入所述拟合曲线进行对应tdcr值的计算，将计算得到的tdcr值与倒数第二次cpm值对应的tdcr值进行比较得到tdcr值的差值；两种所述的tdcr值的差值在设定的阈值范围内则表示电子学淬灭的影响不大可提示用户继续进行步骤六的样品测量，而如果所述tdcr值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要提示用户进行电子学器件和线路的检查并进行步骤五；

步骤五，电子学数据更新步骤，当修复电子学器件和线路后重复步骤四直到所述的tdcr值的差值在设定的阈值范围内，将所述的最后一次cpm值对应的tdcr值进行储存作为下一次逻辑判断的比较数据；

步骤六，进行常规的淬灭校正步骤和待测样品测量步骤。

进一步地，所述脉冲光罩的主体材质和形状，所述标准样品的容器的材质和形状以及所述待测样品的容器的材质和形状均相同。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

现有技术中往往忽略电子学淬灭的影响因素，本发明的申请人的技术团队提出了该被忽略的问题并给出了监测手段，使用脉冲光源对电子学系统的准确性进行监测，在此构思上，进一步常规的认知是，电子学系统只要对计数敏感即可，然而实际实验时意外发现，虽然大多数情况下均能很好监测到电子学系统的故障，但是少数情况下监测出电子学系统漂移较大时，并没有查到电子学器件和线路存在问题，而实际测量样品在不同方法对照时发现此时电子学系统是准确的，经过悉心研究，发现仅仅使用脉冲光源时，其光源光线的能量可能导致光电倍增管的计数突然饱和导致数据漂移较大，而实际测量样品时因为样品容器的滤光作用这种现象很少发生，基于此，申请人的技术团队设计了配套光罩用于滤光，并尽量与样品容器材质和形状保持一致，使得光电倍增管接收到的光线波段在监测状态和实际测量状态保持一致，为了定位准确特别设计了环状凹槽定位标记，使操作更精确，大大减小了监测系统的错误提示。

附图说明

图1为本发明液闪仪的整体结构。

图2为本发明脉冲光源的顶部与样品承载单元的另一部分底部配合示意图。

图3为本发明的脉冲光罩和将脉冲光罩插入凹槽结构环状标记的示意图

图中：1.样品承载单元1.1.样品承载单元的另一部分底部2.1.旋转台驱动电机2.2.脉冲光源驱动电机3.旋转台4.光电倍增管5.脉冲光源5.1.脉冲光源的顶部6.测量单元壳体7.计算控制单元8.用户端9.环状标记10.光罩主体11.光罩盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，如背景技术所述，已知对于淬灭程度的表征方式有多种方式，本发明的改进在于如何通过不需要改变样品本身属性从而建议表征参数与实际淬灭程度的关系，例如本发明提到的tdcr值以及未提及的其它常用表征参数（scr，sis，esr，h值等）的原理和计算方法均属于现有技术，本发明采用tdcr为例，并不是说仅仅适用该值，其它值也可以适用，而dpm和cpm，计数效率也是本领域的固定术语，有其公知含义，本发明中提及的简称均为公知定义，在本申请的记载中不再赘述，用到的标准样品除特别说明外，均为市售普通标准样品，例如系列标准淬灭样品就是本领域公知的类型，对其配比和组分不再特别说明。

结合图1-图3，本发明的液闪测量仪，样品承载单元（1），驱动单元，测量单元（4），计算控制单元（7），脉冲光源（5）；所述驱动单元包括旋转台（3）和多个驱动电机（2.1，2.2），样品承载单元（1）设置在旋转台（3）上，样品承载单元整体（1）和旋转台（3）的一部分设置在测量单元的壳体（6）中，旋转台的另一部分和多个驱动电机（2.1，2.2）设置在所述测量单元的壳体（6）外，所述多个驱动电机至少为两个驱动电机（2.1，2.2）分别用于驱动旋转台（3）旋转以及驱动脉冲光源（5）的升降，旋转台（3）和样品承载单元（1）内部相通，脉冲光源（5）设置在旋转台（3）内部，脉冲光源（5）的顶部(5.1)为平面结构，并且能够被驱动伸入样品承载单元（1）内部，当脉冲光源(5)完全处于旋转台(3)内部时，脉冲光源的顶部(5.1)作为样品承载单元(1)的一部分底部，所述一部分底部与样品承载单元的另一部分底部(1.1)构成样品承载单元的完整底部；所述样品承载单元的另一部分底部设置有环状标记（9），所述环状标记（9）能够包围所述脉冲光源的顶部区域，环状标记（9）设置在所述样品承载单元的另一部分底部（1.1）上的圆环状凹槽，所述脉冲光罩为无底部的瓶状结构，包括光罩盖（11），和光罩主体（10），光罩盖（11）可盖住光罩主体上部开口，光罩主体下部开口具有与环状标记相同的圆环形状，光罩主体下部端面可插入该凹槽中，当脉冲光源。

本发明的液闪测量仪会给出样品（包括标准样品和待测样品）容器用于盛装闪烁液，该光罩主体的材质和形状均与该容器相同，区别仅是没有底部密封，这里优选的事实方式与常用的材质相同为低钾玻璃，整体为圆柱结构，为了适合本发明的设计，光罩主体下部外径30毫米，玻璃壁厚1毫米，而光罩盖的材质为聚四氟乙烯可以增加光的漫反射增加测量准确性。

使用时，可经过以下步骤实现测量精度提高：

步骤一，电子学原始数据建立步骤，在液闪测量仪第一次使用时，将脉冲光源驱动升起到样品承载单元内，并将所述脉冲光罩主体的下部插在凹槽形状的环状标记中，使得脉冲光罩罩住所述脉冲光源，控制脉冲光源在不同闪光频率下工作，通过光电倍增管获取多组该光电倍增管采集到的单位时间内的实际计数cpm与和三重-双重符合比值tdcr值，脉冲光源为系统自带的脉冲光源，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s，闪光频率可调节范围为60-100次/分钟；

步骤二，电子学数据监测步骤，在每次标准样品和待测样品测量前，均通过步骤一所述的脉冲光源进行电子学数据监测，具体步骤为，打开脉冲光源，设定闪光频率，与步骤一一样使用脉冲光罩罩住脉冲光源，记录当前的cpm和tdcr值，至少储存记录两组数据；

步骤三，计算步骤，将所述步骤一中的cpm和tdcr值进行数据拟合得到拟合曲线，计算步骤二中最后一次cpm值与倒数第二次cpm值的差值；

步骤四，逻辑判断步骤，如果步骤三中所述的差值为零或者在设定的阈值范围内，则直接将所述最后一次cpm值对应的tdcr值与倒数第二次cpm值对应的tdcr值进行比较得到tdcr值的差值；如果所述差值在设定的阈值范围外，则将所述最后一次cpm值代入所述拟合曲线进行对应tdcr值的计算，将计算得到的tdcr值与倒数第二次cpm值对应的tdcr值进行比较得到tdcr值的差值；两种所述的tdcr值的差值在设定的阈值范围内则表示电子学淬灭的影响不大可提示用户继续进行步骤六的样品测量，而如果所述tdcr值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要提示用户进行电子学器件和线路的检查并进行步骤五；

步骤五，电子学数据更新步骤，当修复电子学器件和线路后重复步骤四直到所述的tdcr值的差值在设定的阈值范围内，将所述的最后一次cpm值对应的tdcr值进行储存作为下一次逻辑判断的比较数据；

步骤六，进行常规的淬灭校正步骤和待测样品测量步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。