测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器的制作方法

本实用新型属于核辐射探测器领域，具体涉及一种测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器。

背景技术：

所有核辐射探测器的本底均由辐射本底与噪声本底两部分组成，主要包括宇宙射线、电子学噪声、探测器本身材料的放射性辐射及环境γ射线等因素。本底水平直接影响到辐射探测器性能的优劣。对于表面污染测量的场合，本底增高，会使得探测器的最低可探测下限增高，使探测器的探测性能下降，造成污染漏报的风险。在测量时，需要尽可能地降低宇宙射线、环境γ射线对本底的影响，从而降低最低可探测下限，提高探测器的测量指标。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的弱点，本实用新型的目的是提供一种测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器及其制作方法，能够降低宇宙射线和环境γ射线的影响，降低探测器本底和最低可探测下限，提高其测量精度和效果，达到能够在混合辐射场中使用，获得尽可能准确测量数据的目的。

本实用新型的技术方案如下：

一种测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，包括测量室和反符合测量室；所述测量室和反符合测量室之间通过挡板隔开；所述挡板能够阻挡α射线和β射线而使宇宙射线和环境γ射线通过。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述测量室和反符合测量室材质相同，结构相同，其壳体材料均为铝。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述测量室最外层为入射窗，该入射窗为钛箔。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述钛箔的质量为4mg/cm²～13mg/cm²。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述测量室和反符合测量室内均设置有阳极丝固定柱，材质为聚四氟乙烯。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述挡板的厚度不小于β粒子在该挡板材料中的射程。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，β粒子的射程为β射线能谱中电子最大能量所对应的射程，根据射程与能量之间的经验公式计算。

进一步地，上述的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，所述挡板材料为铝或铜；所述射程与能量之间的经验公式为：

当0.15mev<eβmax<0.8mev时，

当0.8mev<eβmax<3mev时，

其中，eβmax为电子最大能量，单位为mev，rβ为β粒子的射程，单位为g/cm²。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的技术方案，能够降低宇宙射线和环境γ射线的影响，降低了探测器的本底，降低了探测器的最低可探测下限，提高了其测量性能。探测器的坪斜在3％/100v下，坪长可以达到200v以上，紧贴入射窗表面处测量β放射源⁹⁰sr-⁹⁰y效率大于60％，α放射源²³⁹pu效率大于30％；相同测试环境下，β的最低可探测下限在0.12bq/cm²以下，α的最低可探测下限在0.02bq/cm²以下，计数寿命不小于1.0e12，搁置寿命在1年以上。

附图说明

图1为本实用新型的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器的结构示意图。

图2为本实用新型的测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器的剖面图。

图3为本实用新型的一个实施例中测量室的俯视图。

图4为本实用新型的一个实施例中反符合测量室的俯视图。

上述附图中，1、入射窗；2、测量室；3、反符合测量室；4、挡板；5、固定台；6、阳极丝固定柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器，包括测量室2和反符合测量室3；所述测量室2和反符合测量室3之间通过挡板4隔开；所述挡板4能够阻挡α射线和β射线而使宇宙射线和环境γ射线通过。

本实用新型采用反符合测量法实现降低本底的效果。反符合测量法是指用反符合系统来消除符合事件的测量过程。不同的探测器探测同时发生的事件，并用一个由分析道和反符合道组成的n通道符合电路，分别接受从n个探测器的输出脉冲，当符合电路中的分析道和反符合道同时有脉冲输入时，符合电路呈阻塞状态而不输出符合计数；如果反符合道没有脉冲输入，其他分析道都有脉冲输入时，电路输出脉冲计数。

所述测量室2和反符合测量室3材质相同，结构相同。所述测量室2最外层为入射窗1，该入射窗1为钛箔，质量为4mg/cm²～13mg/cm²，如图3和图4所示，测量室2和反符合测量室3内均设置在固定台5上的阳极丝固定柱6。

测量时，射线穿过测量室的入射窗，进入测量室，α射线和β射线在测量室中进行测量，挡板最大程度的阻挡了α射线和β射线。宇宙射线和环境γ射线不仅在测量室中进行测量，还能穿过挡板进入反符合测量室，在反符合测量室中进行测量。将探测器的测量室和反符合测量室的信号输出给反符合测量电路进行测量。

当探测器的测量室有信号输出，同时反符合测量室没有信号输出时，说明测量室中的输出的信号为α信号或β信号。当探测器的测量室有信号输出，同时反符合测量室有信号输出时，说明测量室和反符合测量室中的输出的信号为宇宙射线信号或γ信号。由于挡板的存在，α射线、β射线只能在探测器的测量室中产生输出信号；宇宙射线和环境γ射线则可以穿过挡板，在探测器的测量室和反符合测量室同时产生输出信号。当两个测量室同时产生输出信号时，反符合测量电路阻塞，无信号输出。

所述挡板的厚度不小于α粒子在该挡板材料中的射程且不小于β粒子在该挡板材料中的射程。

α粒子与靶原子电子多次碰撞逐渐损失能量，几乎是直线行走的，只是在射程末端与靶原子核的碰撞才使径迹有些偏离直线，因而α粒子具有确定的射程概念。对于本领域的技术人员来说，α粒子的射程很容易确定。

而对β粒子(电子)而言，射程概念不像重带电粒子那样确切。由于电子质量小，在电离损失、辐射损失和与核的弹性散射过程中，电子运动方向有很大的改变，这使β粒子穿过物质时走过的路十分曲折，因而路程轨迹长度远大于它的射程。

本实用新型中，将β粒子的射程定义为β射线能谱中电子最大能量所对应的射程，如此，可以根据射程与能量之间的经验公式计算。所述挡板材料为铝或铜；所述射程与能量之间的经验公式为：

当0.15mev<eβmax<0.8mev时，

当0.8mev<eβmax<3mev时，

其中，eβmax为电子最大能量，单位为mev，rβ为β粒子的射程，单位为g/cm²。

在本实施例中，α粒子能量在4～8mev之间时在固体中的射程仅10～20μm。根据公式以及铝和铜的密度进行计算，⁹⁰sr-⁹⁰y发射的β粒子的最大射程在铝中是4.9mm，在铜中是2.1mm。

在本实用新型技术方案的一个优选实施例中，探测器外壳和挡板均采用铝材质，其中，挡板的厚度可以采用5.2mm。

相应地，本实用新型还提供了一种测量α、β表面污染的低本底反符合闭气式正比计数器的制作方法，包括：

对各个部件进行第一次清洁；

将所述部件组装固定；

对组装好的探测器进行再清洁；

对探测器进行气体置换和钝化；

加压封口并进行性能测试；

其中，

(1)第一次清洁为将所有部件(包括探测器壳体、阳极丝固定柱、入射窗、挡板、螺丝等)首先使用清洁试剂进行油污的去除，在40～60℃的温水下浸泡10～15分钟，之后反复使用蒸馏水清洗3～5次，烘干；

(2)组装固定包括将阳极丝固定柱用密封胶胶结在探测器内部，等待20～24小时，胶完全固化；之后将阳极丝固定在阳极丝固定柱上，并用密封胶密封阳极丝与高压引出孔；之后将入射窗用密封胶胶结在探测器壳体上，等待20～24小时，胶完全固化；

(3)探测器的再清洁：将组装好的探测器放入超声波清洗，用来去除探测器的丝表面及探测器壳体内外表面上面的杂质，超声波清洗10～15分钟；

(4)探测器的气体置换和钝化：将探测器的底部放入密封条，盖板拧紧，放入恒温恒湿箱中加热，温度保持在50～70℃，在探测器的进气口通入p10气体，通气10～15小时，以便置换出探测器腔体中的空气；

(5)探测器的封口：先将探测器的出气口用液压钳剪断密封，用气压表测量探测器进气口的气压，在气压为96kpa时，用液压钳剪断密封进气口。

(6)探测器性能测试：包括气密性检测、外观检测、物理性能检测等各项指标检测。

作为优选实施例，所述阳极丝为镀金钨丝，直径为10μm～30μm。所述的阳极丝固定柱为聚四氟乙烯。所述入射窗为钛箔，质量为4mg/cm²～13mg/cm²。所述的密封胶为环氧树脂胶。所述的清洁试剂为乙醇。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变形属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。