一种针对颜色淬灭进行校正的液闪测量仪的制作方法

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仪和一种液闪测量仪的测量方法。

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。

因此，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（实际上研究出了三种可用的方案，本申请涉及一种，另两种方案另案提出申请，每种方案均分为主要单元，整体装置和方法进行布局），首创性提出了外标法中需要注意颜色淬灭因素的影响，本领域通常认为外标法已经校正了主要的淬灭问题，然而申请人技术团队的研究发现，如果在现有技术校正的基础上，额外进行颜色淬灭的校正，可以较明显的提高测量精度，具有预料之外的技术效果。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种针对颜色淬灭进行校正的液闪测量仪，主要目的是提供一种具有更高精度的液闪测量装置和方法。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种液闪测量仪，包括样品承载单元，驱动单元，测量单元，计算控制单元；所述驱动单元包括驱动电机和旋转台，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驱动电机设置在所述测量单的壳体外，驱动电机用于驱动旋转台旋转从而带动样品承载单元旋转，测量单元的壳体中还设置有至少三个光电倍增管，同时设置一个光强标准灯和对应的硅光电二极管，当样品放置在样品承载单元上时，光电倍增管，光强标准灯和硅光电二极管包围样品；计算控制单元与光电倍增管，光强标准灯，硅光电二极管和驱动电机连接，用于控制光强标准灯发出标准光强的光线，接受硅光电二极管的测量信号和收集光电倍增管的测量信号并进行计算以及控制驱动电机进行驱动作业。

进一步地，所述光强标准灯为钨灯，硅光电二极管的光接受面的面积大于100平方毫米，并且，硅光电二极管的光接受面与钨灯的距离不超过36cm。

进一步地，当光电倍增管，光强标准灯和硅光电二极管包围样品时，样品基本处于光强标准灯和硅光电二极管的光接受面的中点。

该液闪测量仪的测量方法如下：

步骤一，淬灭规律关系建立步骤，将已知单位时间内绝对衰变数dpm的系列标准淬灭样品放置在样品承载单元上，关闭光强标准灯，通过光电倍增管获取该状态下系列标准淬灭样品的单位时间内的实际计数cpm与和三重-双重符合比值tdcr值，系列标准淬灭样品为市售普通系列标准淬灭样品；

步骤二，颜色淬灭规律关系建立步骤，将已知单位时间内绝对衰变数dpm的系列标准颜色淬灭样品放置在样品承载单元上，打开光强标准灯，通过光电倍增管获取该状态下系列标准颜色淬灭样品的单位时间内的实际计数cpm和硅光电二极管实际测量的光强数据；

步骤三，测量步骤，将未知dpm的待测样品设置样品承载单元上，保持光强标准灯关闭，测量tdcr值和cpm值，打开光强标准灯，使用硅光电二极管测量光强数据；

步骤四，计算步骤，将步骤一中cpm值与对应标准样品的dpm值做比值，所得比值和相应的tdcr值进行拟合，得到标准淬灭计数效率与tdcr拟合曲线；将步骤二中cpm值与对应标准颜色淬灭样品的dpm值做比值，所得比值和相应的光强值进行拟合，得到颜色淬灭计数效率与光强拟合曲线，将步骤三中的光强数据代入所述颜色淬灭计数效率与光强拟合曲线得到颜色淬灭计数效率，将步骤三中的tdcr值代入所述标准淬灭计数效率与tdcr拟合曲线得到标准淬灭计数效率，将步骤3中测得的待测样品的cpm值除以标准淬灭计数效率再除以颜色淬灭计数效率即得到待测样品的dpm值。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1）本发明打破了传统设计的常规思路提供了一种新颖的淬灭程度校正和测量方式，传统设计思想局限于配置不同的标准淬灭样品，认为化学淬灭和颜色淬灭可同时进行校正，而本申请人的技术团队经过研究发现，化学淬灭和颜色淬灭如果同时进行校正，实际上拟合度并不好，误差较大，本发明在使用标准淬灭样品后，又单独使用特别设计的光强标准灯和硅光电二极管来建立被液闪溶液吸光后的实测光强和计数效率的关系，因为颜色深浅和吸光程度成正相关，巧妙的建立了光强和因颜色淬灭影响的计数效率之间的关系，在测量未知样品时，可以很方便的通过测量光强进一步修正计数效率，取得了本领域可预期的常规效果之外的技术效果，并且方便操作，提高了测量精度；

2）本发明使用了可旋转的样品承载单元，可以通过旋转判定液闪溶液是否均匀，避免在颜色淬灭校正时因为不均匀导致误差，该方式应当属于本发明首创。

附图说明

图1为本发明测量单元和计算控制单元的结构示意图。

图2为本发明液闪仪的整体结构。

图中：1.样品承载单元2.驱动单元3.旋转台4.光电倍增管和硅光电二极管5.光强标准灯6.测量单元壳体7.计算控制单元8.用户端。

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和图2，本发明的液闪测量仪，包括样品承载单元（1），驱动单元(2)，测量单元(4)，计算控制单元（7）；所述驱动单元(2)包括驱动电机和旋转台（3），样品承载单元（1）设置在旋转台（3）上，样品承载单元（1）整体和旋转台（3）的一部分设置在测量单元的壳体（6）中，旋转台（3）的另一部分和驱动电机设置在所述测量单元的壳体（6）外，驱动电机用于驱动旋转台（3）旋转从而带动样品承载单元（1）旋转，测量单元的壳体（6）中还设置有至少三个光电倍增管（pm1-pm3），同时设置一个光强标准灯（5，sls）和对应的硅光电二极管，当样品放置在样品承载单元(1)上时，光电倍增管（pm1-pm3），光强标准灯（5，sls）和硅光电二极管包围样品；计算控制单元(7)与光电倍增管，光强标准灯，硅光电二极管和驱动电机连接，用于控制光强标准灯发出标准光强的光线，接受硅光电二极管的测量信号和收集光电倍增管的测量信号并进行计算以及控制驱动电机进行驱动作业。

光强标准灯为钨灯，钨灯光源所发出的400～760nm波长,与使用甲基红的丙酮饱和液作为颜色淬灭剂的标准颜色淬灭样品可以产生很好的匹配吸收效果，硅光电二极管的光接受面的面积大于100平方毫米，并且根据gie标准推荐，硅光电二极管的光接受面与钨灯的距离不超过31.6cm，实际实验时，与该公知距离并不一致，意外发现超过36cm才会明显影响测量效果。

进一步地，当光电倍增管，光强标准灯和硅光电二极管包围样品时，样品基本处于光强标准灯和硅光电二极管的光接受面的中点，可以理解该中点并非严格意义的中点，只要大体处于光路的中间位置使得钨灯发出的管线能够透过样品即可。

本发明还涉及一种液闪测量仪的淬灭校正单元，属于液闪测量仪计算控制单元的一部分，包括：

光强标准灯控制单元，该单元用于控制光强标准灯的打开和关闭；

淬灭数据收集单元，该单元能够在使用标准系列淬灭样品时，获取样品的单位时间内的实际计数cpm并能够计算tdcr值；

拟合校正单元，该单元用于对淬灭数据收集单元中的cpm与dpm的比值（计数效率）和tdcr值进行拟合得到拟合曲线；

颜色淬灭校正单元，该单元用于在使用标准颜色淬灭样品时，获取实际测量的光强数据，并对标准颜色淬灭样品的计数效率和硅光电二极管实际测量的光强数据进行拟合得到拟合曲线，在测量未知活度样品时，获取实际测量的光强数据；

计算单元，该单元用于在测量未知活度样品时，将光电二极管实际测量的光强数据代入颜色淬灭校正单元得到的拟合曲线，计算出颜色淬灭计数效率，将tdcr值代入拟合校正单元，得到标准淬灭计数效率，根据颜色淬灭计数效率，标准淬灭计数效率和待测样品的cpm值就能够计算dpm值，并将该值输出给用户。

进一步地，当使用标准系列淬灭样品时，所述光强标准灯控制单元保持光强标准灯为关闭状态。

这些功能单元可以集成在计算机中，通过计算机的常规逻辑，计算和储存等单元实现，也可通过分别设置对应的上位机功能单元分别实现，可根据具体需要进行设置，两种设置方法对本发明的构思并不构成实质影响，也不做特别限定。

本发明还涉及一种液闪测量仪的测量方法，所述的测量方法包括：

步骤一，淬灭规律关系建立步骤，将已知单位时间内绝对衰变数dpm的系列标准淬灭样品放置在样品承载单元上，关闭光强标准灯，通过光电倍增管获取该状态下系列标准淬灭样品的单位时间内的实际计数cpm与和三重-双重符合比值tdcr值，系列标准淬灭样品为市售普通系列标准淬灭样品，不同淬灭程度的样品至少有5个，以具有足够的拟合数据；

步骤二，颜色淬灭规律关系建立步骤，将已知单位时间内绝对衰变数dpm的系列标准颜色淬灭样品放置在样品承载单元上，打开光强标准灯，通过光电倍增管获取该状态下系列标准颜色淬灭样品的单位时间内的实际计数cpm和硅光电二极管实际测量的光强数据，同样该系列样品的数量也至少5个；

步骤三，测量步骤，将未知dpm的待测样品设置样品承载单元上，保持光强标准灯关闭，测量tdcr值和cpm值，打开光强标准灯，使用硅光电二极管测量光强数据；

步骤四，计算步骤，将步骤一中cpm值与对应标准样品的dpm值做比值，所得比值和相应的tdcr值进行拟合，得到标准淬灭计数效率与tdcr拟合曲线；将步骤二中cpm值与对应标准颜色淬灭样品的dpm值做比值，所得比值和相应的光强值进行拟合，得到颜色淬灭计数效率与光强拟合曲线，将步骤三中的光强数据代入所述颜色淬灭计数效率与光强拟合曲线得到颜色淬灭计数效率，将步骤三中的tdcr值代入所述标准淬灭计数效率与tdcr拟合曲线得到标准淬灭计数效率，将步骤3中测得的待测样品的cpm值除以标准淬灭计数效率再除以颜色淬灭计数效率即得到待测样品的dpm值。

系列标准颜色淬灭样品为使用甲基红的丙酮饱和液作为颜色淬灭剂，加入不同体积的该颜色淬灭剂就能够配置系列标准颜色淬灭样品，该配置方式属于本领域常见的配置方式，通过常规配置方法即可得到，不再赘述；

为了验证本发明的效果，设计了如下比较方法：

比较的方法是分别用传统方法和本发明的方法测量标准溶液，使用的标准溶液的标准值为525700次/分钟，必要时的刻度也使用该标准溶液，使用传统方法测量10组数据得到的结果标准差在0.55-0.72%之间，测量平均值与标准值之间的偏差约为0.85%，本发明的方法标准偏差小于0.52%，平均值与标准值之间的偏差小于0.33%，得到了比现有技术更好的精度。

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。