本发明涉及核辐射监测与防护领域，具体涉及一种插卡式放射性气溶胶监测仪。
背景技术：
1、涉核场所运行和涉核工艺气态排出流中会存在各种人工放射性物质，这些人工放射性物质进入到大气中会形成人工放射性气溶胶，且具有特定的空气动理学特性。人工放射性气溶胶沉降在工作人员体表会形成外照射，被吸入呼吸系统则会产生内照射危害，泄漏或排放到大气环境中则对触及的公众产生辐照损伤。因此需要对涉核场所和涉核工艺气态排出流中人工放射性物质的活度浓度进行实施监测，以确保人员活动场所空气质量达标，保障工作人员和公众安全。
2、目前广泛应用的放射性气溶胶监测仪一般采用滤纸带形式，在线监测或取样一段时间后再将样品移位进行测量；取样分析则采用单张滤纸片定体积或定时间取样，再进行实验室理化分析。上述设备普遍存在响应时间长，监测发现异常后无法快速取得具有代表性的样品，或周期性例行取样的分析结果无法与实时监测值对比等问题。
技术实现思路
1、本发明就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种插卡式放射性气溶胶监测仪，可同时实现放射性气溶胶监测和取样，取样分析结果与监测结果比对性好，同时，插卡式操作简便，故障率低。
2、本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。
3、一种插卡式放射性气溶胶监测仪，包括插卡式气溶胶探测装置、信号处理与扩展单元、电控单元、终端显示与通讯扩展单元、压差传感器、取样系统，所述插卡式气溶胶探测装置两端并联压差传感器，压差传感器实时监测气溶胶滤纸两端的压差，取样系统中的质量流量计实时测量取样流量，所述信号处理与扩展单元对气溶胶探测器信号与流量信号进行处理，识别出放射性气溶胶核素，并计算出各对应能量区间的特征核素活度浓度，所述电控单元获取到压差及流量信息，执行取样系统中的抽气泵的控制功能，提示用户滤纸的使用状态；所述插卡式气溶胶探测装置包括气溶胶探测器、气溶胶取样装置，所述气溶胶探测器包括pips(钝化离子注入平面硅探测器)或cdznte(碲锌铬探测器)、电荷灵敏前置放大电路、电连接器、多臂准直装置，所述pips或cdznte呈差分式布置，可采用一个探测器内部封装两片晶片，也可采用2个独立的探测器组合实现；探测器灵敏区面积及形状可根据需求进行组合、扩展，所述多臂准直装置贴近气溶胶探测器正前方，结合不同应用需求对臂长及臂数进行调整，所述气溶胶取样装置包括进气口、壳体、滤纸、滤纸卡托、升降臂、复位簧、出气管件、换纸基座，所述壳体与换纸基座密封连接，壳体上部端盖安装有气密型同轴连接器，下部开口为流气通道，进气口焊接在壳体外部，与壳体内部取样腔室连通，所述气溶胶探测器中多臂准直装置、pips或cdznte、电荷灵敏前置放大电路板依次按照顺序封装在一起，布置在壳体内，所述升降臂通过轴承与换纸基座连接，升降臂与轴承连接处为偏心凸轮结构，所述出气管件下部套有弹簧固定座，弹簧固定座外套有复位簧，弹簧固定座连接至换纸基座底端，使复位簧保持一定的压缩量，单张滤纸置于滤纸卡托上，按压升降臂时凸轮作用在出气管件上，出气管件压缩复位簧，使得出气管件上端与壳体下端之间的滤纸卡托分离，便于滤纸卡托取出与插入。
4、在上述技术方案中，所述滤纸卡托材质为不锈钢，中心区域为蜂窝结构，支撑滤纸且不阻挡气流，所述滤纸卡托嵌套于硅胶密封件中；复位簧复位时推挤出气管件，出气管件将硅胶密封件压紧至壳体内部取样腔室底端，实现气路密封。
5、所述“插卡式”具体为单张滤纸单次插入进行气溶胶采样，一个测量循环结束后更换新滤纸。单张滤纸置于滤纸卡托上，操作升降臂实现滤纸卡托与气溶胶探测器的密合与分离；复位簧在自然状态下反馈联动升降臂，锁紧滤纸卡托与气溶胶探测器，实现气路的密封与滤纸状态就绪；换纸基座将气溶胶取样装置整体紧固在支架或目标位置上。
6、在上述技术方案中，所述插卡式气溶胶探测装置中的气溶胶探测器具有防酸型配置，适用于一定浓度的hf酸、nox等酸性气体环境长期使用。
7、在上述技术方案中，所述插卡式气溶胶探测装置中的气溶胶探测器具备能谱测量、天然氡钍子体补偿功能，可识别人工α放射性u-235、u-238、pu-239、am-241、或po-210等核素。
8、在上述技术方案中，所述信号处理与扩展单元具备多通道信号高速实时全波形采集，并行数据处理与变换；基于能谱解析技术的算法实时计算各能量区间对应放射性核素气溶胶活度浓度；提供可扩展容量的数据储存、查询功能；扩展外设具有扫描识别录入功能；支持标准modbus协议与tcp/ip协议。
9、在上述技术方案中，所述电控单元连接终端显示与通讯扩展单元、抽气泵、质量流量计与压差传感器，电控单元采集系统的运行状态参数，接收终端显示与通讯扩展单元的人机交互指令并发出对应的执行命令，控制抽气泵的启停及自动运行，并接收反馈信号；根据设定值发出指令控制质量流量计与调节阀自动调整阀门开度，将流量稳定在设定值处。
10、在上述技术方案中，所述取样系统包括调节阀、质量流量计、气体取样口、真空释放阀及抽气泵，在对运行流量稳定性要求较高时，调节阀与质量流量计可配置为带反馈功能的一体式电动流量控制器，受电控单元控制，抽气泵为监测仪提供取样动力，抽气泵入口端设置泄压保护阀，泄压保护阀为单向开启压力可调式。
11、在上述技术方案中，所述终端显示与通讯扩展单元界面显示包含活度浓度、流量、压差、抽气泵状态等16个通道的参数、状态指示及报警信息，人机交互友好。通讯扩展功能实现监测仪所有测量信息的远程交互与备份，执行对信号处理与扩展单元、电控单元的参数读取与配置，无线通讯扩展以及分系统组网。
12、在上述技术方案中，所述插卡式放射性气溶胶监测仪集成为开放式机架，或集成为机柜式，或箱式，或分体模块式，采用落地式、或壁挂式、或车载式、或机载、舰载式安装，广泛应用于实验室、热室机修车间、燃料元件生产及后处理、洞库、核应急、航测、航行器等相关监测领域。
13、在上述技术方案中，所述插卡式放射性气溶胶监测仪配置为气密常规型和严密型两种，常规型整机满足不大于10-3pa·m3/s的泄漏率，严密型整机满足不大于10-8pa·m3/s泄漏率，覆盖不同的应用需求。
14、在上述技术方案中，所述插卡式放射性气溶胶监测仪所使用的滤纸，标印有条形码或二维码作为唯一识别码，在使用时可由信号处理与扩展单元外设扫描模块录入，测量数据将自动保存到该滤纸对应的目录下，便于查阅。所述滤纸支持连续在线监测与取样监测双重功能，亦便于实验室理化分析与存档。
15、本发明插卡式放射性气溶胶监测仪与现有技术相比，具有以下有益效果：
16、一，创造性地设计了插卡式气溶胶探测装置，在升降臂与复位簧的作用下，采用单张滤纸单次插入进行气溶胶采样测量。测量响应快、操作简便，可靠性高。测量对象同时也是取样对象，具有较高的取样实时性与代表性，取样分析结果与监测结果比对性好。
17、二，监测仪取样系统气密性满足在线监测设备的一般需求与极限需求，泄漏率可达到不大于10-8pa·m3/s，满足诸如铅基反应堆中极毒核素po-210放射性气溶胶监测的相关要求。
18、三，系统模块化设计、集成度高、体积小、扩展功能丰富、组合方式新颖，可满足涉核相关多种场所的多种应用需求，广泛应用于实验室、热室机修车间、燃料元件生产及后处理、洞库、核应急、航测、航行器等相关监测领域，具有较大市场前景和较高的推广价值。
19、综上，本发明结构简单、操作方便、高效易维护；模块化设计、集成度高、扩展性强、适用性广；测量响应快、核素识别能力强，具有天然氡钍子体补偿功能；监测发现异常后可实时保留具有代表性的样品，取样分析结果与实时监测值可对比性好。