一种具备氡补偿功能的氚测量装置的制作方法

1.本发明涉及核辐射探测技术领域，具体的说是一种具备氡补偿功能的氚测量装置。


背景技术：

2.氚是氢的同位素，氚通常以气态（ht或t2）和氧化物（hto或t2o）的状态存在，它是一种低能β放射性核素，β粒子的最大能量为18.6kev，环境中氚浓度过高会造成人员的辐射危险，因此需要对空气中的氚浓度实时测量，以确保人员的安全。氚β粒子在空气中的最大射程5mm，难以用普通的β探测器进行探测,通常的方法是采用流气式电离室进行测量。
3.但是在某些场合使用中，空气中还有氡气的存在，氡气会随着采样空气进入流气电离室。氡是一种放射性气体，衰变发射alpha粒子，能量为5.49mev。该alpha粒子在流气电离室内部也会产生电离，从而对氚的测量产生干扰，因此需要对空气中氡气的alpha粒子进行甄别与补偿。
4.补偿原理通过两路测量实现，氚测量通道测得氚与氡共同产生的信号，氡补偿通道只测量氡的信号，将二者的测量结果进行差分计算从而实现对氡气的补偿测量。
5.常见的氡补偿装置为了去除氚的信号，采用的方式包括两种：一是在氡补偿装置中加装很薄的薄膜，由于氚β粒子的最大能量仅为18.6kev，无法穿透该薄膜从而无法进入氡补偿装置，但是氡的alpha粒子能量高达5.49mev，可以穿透该薄膜进入氡补偿装置，从而在氡补偿装置中生成电流信号，该电流信号的大小与氡浓度相关，从而实现氡补偿测量；该方法由于采用薄膜，会导致氡的探测效率较低，从而降低了氡测量的灵敏度，同时薄膜的机械强度较低。二是待测气体在进入氡补偿装置前先进行除氚处理，除氚分为三步，第一步气体先经过干燥剂将气体中的氚化水去除，第二步气体经过高温氧化装置将气体中的氚化氢及氚化甲烷进行氧化，将其氧化为氚化水，第三步气体再次经过干燥剂去除氚化水，经过该三步的处理，氡补偿装置中的气体已无氚粒子，其输出信号为氡粒子生成的电流信号，从而实现氡补偿测量；该方法多了一套除氚系统，不仅包含需要定期更换的干燥剂，而且还有高温高功耗的氧化装置，使得系统使用维护均不便。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具备氡补偿功能的氚测量装置，结构方便实现，并且可以对待测环境中的氡气alpha粒子实时测量，具有更高的探测效率和灵敏度，同时设备具有更高的机械强度。
7.本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种具备氡补偿功能的氚测量装置，包括测量单元、脉冲放大电路、电流放大电路、信号处理显示单元，所述测量单元有两路，一路连接脉冲放大电路测量氡的脉冲信号，实现对氡补偿测量，另一路连接电流放大电路，测量包括氚和氡在内的电流信号。
8.在本技术方案中，测量单元中包含两个腔室，一个腔室的收集极连接脉冲放大电
路，对氡alpha粒子产生的脉冲信号进行测量，而氚β粒子由于能量小，通过设置阈值可以去除氚粒子的影响，通过脉冲计数率可以得到待测气体中的氡活度浓度；另一个腔室的收集极连接电流放大电路，对流气电离室中的电流信号进行放大后测量，测量信号包含了氚β粒子与氡alpha粒子的电流信号，将氡信号的脉冲计数率用于该电流信号修正，可以实现对氚测量的氡补偿。
9.在本技术方案中，所述测量单元为串联式结构，包括腔室a和腔室b，待测气体由进气口进入腔室a，再由通气口进入腔室b，最后由出气口排出，腔室a与腔室b中均包含平板形高压极和收集极，腔室a的收集极接电流放大电路，测量氚和氡的电流信号，腔室b的收集极接脉冲放大电路，测量氡的脉冲信号，根据腔室b 的测量结果对腔室a的结果进行修正，完成氡本底的补偿。
10.在本技术方案中，所述测量单元为并联式结构，包括腔室a和腔室b，腔室a与腔室b均包含进气口与出气口，待测气体并联进入两个腔室中，腔室a与腔室b中均包含平板形高压极和收集极，腔室a的收集极接电流放大电路，测量氚和氡的电流信号，腔室b的收集极接脉冲放大电路，测量氡的脉冲信号，根据腔室b 的测量结果对腔室a的结果进行修正，完成氡本底的补偿。
11.补偿算法如下：腔室a可以标定得到测氚的转换系数，即腔室a输出的单位电流对应的待测气体中的氚浓度；腔室a与腔室b可以分别标定得到氡浓度的转换系数与，为腔室a输出的单位电流对应的待测气体中的氡浓度，为腔室b输出的单位脉冲计数率对应的待测气体中的氡浓度。
12.当腔室a测得的电流为，腔室b测得的脉冲计数率为，则待测气体的氚浓度为： 。
13.本发明具备氡补偿功能的氚测量装置采用新的氡补偿方法，利用氡产生的脉冲信号进行补偿测量，从而避免氚信号对氡测量的影响，方案中无需进行除氚处理，没有复杂的干燥和氧化结构，易于实现，简单高效。而且测氡的腔室具有较大的体积，从而具有更高的氡探测效率和灵敏度，避免使用薄膜，设备同时具有更好的机械强度。
附图说明
14.图1为串联式具备氡补偿功能的氚测量装置结构示意图。
15.图2为并联式具备氡补偿功能的氚测量装置结构示意图。
16.图3为串联式测量单元结构示意图。
17.图4为并联式测量单元结构示意图。
18.其中：1.外壳，2.高压极，3.进气口，4.出气口，5.通气口，6. 腔室a的收集极，7. 腔室b的收集极。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方案仅用以解释发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
20.实施例1如图1与图3所示，本实施例提供一种具备氡补偿功能的氚测量装置，主要包括测量单元、脉冲放大电路、电流放大电路、信号处理显示单元、电气接线箱、抽气泵、气体取样口、手动阀、过滤器、流量计、调节阀、气体排放口，所述气体取样口经手动阀、过滤器与测量单元进气口相连，测量单元出气口经流量计、调节阀、抽气泵与气体排放口相连，所述测量单元中腔室a的收集极接电流放大电路，腔室b的收集极接脉冲放大电路，所述电流放大电路和脉冲放大电路的输出端与信号处理显示单元相连，信号处理显示单元接电气接线箱。
21.图3为串联式测量单元结构示意图，待测气体由进气口3进入腔室a，再由通气口5进入腔室b，最后由出气口4排出。腔室a与腔室b中均包含平板形高压极2和收集极，不同之处为腔室a的收集极6接电流放大电路，测量氚和氡的电流信号；腔室b的收集极7接脉冲放大电路，测量氡的脉冲信号。根据腔室b 的测量结果对腔室a的结果进行修正，完成氡本底的补偿。为了降低记忆效应，高压极和收集极可以采用丝壁的形式。
22.实施例2如图2与图4所示，本实施例提供一种具备氡补偿功能的氚测量装置，主要包括测量单元、脉冲放大电路、电流放大电路、信号处理显示单元、电气接线箱、抽气泵、气体取样口、电磁阀、手动阀、过滤器、流量计、调节阀、气体排放口，所述气体取样口经手动阀、过滤器、两个电磁阀分别与测量单元中腔室a和腔室b的进气口相连，腔室a和腔室b的出气口经流量计、调节阀、抽气泵与气体排放口相连，所述测量单元中腔室a的收集极接电流放大电路，腔室b的收集极接脉冲放大电路，所述电流放大电路和脉冲放大电路的输出端与信号处理显示单元相连，信号处理显示单元接电气接线箱。
23.图4为并联式测量单元结构示意图，腔室a与腔室b均包含进气口3与出气口4，待测气体可以并联进入两个腔室中。腔室a与腔室b中均包含平板形高压极2和收集极，与串联式结构类似，腔室a的收集极6接电流测量电路，测量氚和氡的电流信号；腔室b的收集极7接脉冲测量电路，测量氡的脉冲信号。根据腔室b 的测量结果对腔室a的结果进行修正，完成氡本底的补偿。为了降低记忆效应，高压极和收集极可以采用丝壁的形式。
24.本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
25.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。