一种在线式能谱分析反符合测量探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及辐射测量、核医学和核电子学领域，具体地说是一种在线式能谱分析反符合测量探测器，适用于核电站、核医学或核测井中的辐射信号处理，特别适用于在线式、康普顿闪射严重、本底干扰敏感的活度浓度测量。
【背景技术】
[0002]符合测量在很多行业使用，特别是在核医学、放射性测量方面，采用反符合方法是为了降低本底对测量结果的影响，从而提高探测器的测量灵敏度。常规的反符合放射性测量在实验室进行以离线采样测量为主，且测量过程中都需在铅室内，测量环境本底低。根据核电站现场情况，目前核电站各放射性通道需采用时时在线测量，且核电站排放的废气废液放射性活度高，放射性核素杂质复杂、测量环境本底高，部分通道需核素定量分析测量。核电站核素定量分析测量通道国内外都采用直接测量，该方法因康普顿闪射严重会影响中低能段(50keV?1.5MeV)核素分别率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处。为了降低康普顿闪射对核素分辨率的影响，本发明引进了反符合测量方法，常规的实验室反符合测量条件比较苛刻难以实现核电站复杂情况放射性核素分析测量，本发明针对核电站现场情况，提供了一种适用于高辐射环境本底且放射性核素成份复杂，具备时时在线测量的反符合探测器，成功的解决了核电现场康普顿闪射对中低能段(50keV?1.5MeV)放射性核素分析测量影响，同时解决了反符合测量在核电现场难以实现的难题。
[0004]本发明的目的是通过如下技术措施来实现的:一种在线式能谱分析反符合测量探测器，包括用于记录γ射线的碘化钠闪烁体，用于将碘化钠闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的光电倍增管、用于扣除碘化钠闪烁体康普顿闪射的塑料闪烁体，用于将塑料闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的硅光电倍增管，用于屏蔽环境辐射带准直孔及铅塞的铅屏蔽体，用于将弱脉冲信号放大的前置放大板；所述碘化钠闪烁体光输出端面紧接光电倍增管，在碘化钠闪烁体周围包有塑料闪烁体，所述塑料闪烁体外表面紧贴有硅光电倍增管，所述前置放大板采用模拟量开关放大器，其中与硅光电倍增管相连的一路作为触发信号，与光电倍增管相连的作为测量信号。
[0005]在上述技术方案中，所述带准直孔及铅塞的铅屏蔽体应采用多年的老铅且在铅屏蔽体内表面衬铜。
[0006]在上述技术方案中，所述碘化钠闪烁体直径与铅屏蔽体的准直孔一致，在轴向上准直孔长度大于5倍碘化钠闪烁体，以保证进入碘化钠闪烁体的γ射线尽量平行于准直孔轴线，起降低康普顿闪射作用。
[0007]在上述技术方案中，所述塑料闪烁体为外方形且中间开孔的井型结构，其开孔大小与碘化钠闪烁体一致，所述塑料闪烁体厚度多50mm，以保证将碘化钠晶体康普顿闪射出的光子能量全部被沉积，在轴向上塑料闪烁体比碘化钠闪烁体约长10%。
[0008]在上述技术方案中，所述光电倍增管外围与铅屏蔽体之间的空隙填充橡胶，橡胶与硅光电倍增管贴面相切方向开有供硅光电倍增管弱信号采集电缆过孔，且过孔与准直孔轴线成45° ο
[0009]在上述技术方案中，在碘化钠闪烁体光输出端与光电倍增管光输入端之间涂有光学硅油，降低碘化钠闪烁体不同部位发光闪烁光子损失，提高探测器能量分辨率。
[0010]本发明为了解决康普顿闪射峰无法扣除难题，采用了模拟量开关放大器。塑料闪烁体及硅光电倍增管产生的弱脉冲信号经一级积分放大后作为触发信号，由碘化钠闪烁体和光电倍增管产生的弱脉冲信号作为测量信号。当γ射线与碘化钠闪烁体作用发生康普顿闪射逃离碘化钠闪烁体使部分γ射线能量沉积在塑料闪烁体内，引起光电倍增管及硅光电倍增管同时产生弱脉冲信号，此时，硅光电倍增管的弱脉冲信号放大后触发开关放大器，使开关放大器处于闭合状态。光电倍增管产生的测量弱脉冲信号无法通过开关放大器放大，即由光电倍增管产生的弱脉冲信号无法被开关放大器放大供后续电子学使用。相反，当γ射线能量全部沉积于碘化钠闪烁体，硅光电倍增管无信号输出，此时开关放大器处于打开状态，光电倍增管弱脉冲信号经开关放大器放大，放大后的脉冲信号输入信号处理装置。基于上述方法实现反符合扣除测量能谱康普顿闪射坪，提高探测器的低能段(50KeV?1.5MeV)分辨率。
[0011]本发明在线式能谱分析反符合测量探测器，能够成功实现环境复杂、康普顿闪射及本底干扰严重的时时在线测量，解决了核电现场康普顿闪射对中低能段(50keV?
1.5MeV)放射性核素分析测量影响，同时解决了反符合测量在核电现场难以实现的难题。
【附图说明】
[0012]图1为本发明反符合探测器结构示意图。
[0013]图2为图1中A-A截面图。
[0014]图3为模拟量开关放大器的电路连接图。
[0015]其中:I测量准直孔，2碘化钠闪烁体，3塑料闪烁体，4硅光电倍增管，5光学硅油，6光电倍增管，7橡胶，8铅屏蔽体，9前置放大板安装孔，10硅光电倍增管脉冲信号，11光电倍增管脉冲信号。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0017]如图1、2所示，本实施例提供一种在线式能谱分析反符合测量探测器，包括用于记录γ射线的碘化钠闪烁体2，用于将碘化钠闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的光电倍增管6、用于扣除碘化钠闪烁体康普顿闪射的塑料闪烁体3，用于将塑料闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的硅光电倍增管4，用于屏蔽环境辐射带准直孔I及铅塞的铅屏蔽体8，用于将弱脉冲信号放大的前置放大板；所述前置放大板采用模拟量开关放大器，其中与硅光电倍增管相连的一路作为触发信号，与光电倍增管相连的作为测量信号。所述光电倍增管6外围与铅屏蔽体8之间的空隙填充橡胶7，用于加固光电倍增管6，橡胶7与硅光电倍增管4贴面相切方向开有供硅光电倍增管4弱信号采集电缆过孔，且过孔与准直孔I轴线成45°。
[0018]上述带准直孔及铅塞的铅屏蔽体8应采用多年的老铅，且在铅屏蔽体内表面衬2_?1mm的铜，以降低铅自身杂质射线对测量结果影响。将测量探测器安置于较厚的铅屏蔽体8内，所述碘化钠闪烁体2直径与铅屏蔽体的准直孔I 一致，在轴向上准直孔I长度大于5倍碘化钠闪烁体2。所述碘化钠闪烁体2光输出端面紧接光电倍增管6，为了尽可能多的收集闪烁光子，在碘化钠闪烁体2光输出端与光电倍增管6光输入端之间涂有光学硅油5。
[0019]部分γ射线在碘化钠闪烁体2内部发生康普顿闪烁后，会逃离碘化钠闪烁体，使得γ射线在碘化钠闪烁体内能量沉积部分损失，导致放大后的脉冲信息幅值降低，被记录在能谱低能道上，影响低能道核素分析测量。为此，在碘化钠闪烁体2周围包有多50mm厚的塑料闪烁体3，用于记录碘化钠闪烁体2闪射后的γ射线能量。其中，塑料闪烁体3为外方形且中间开孔的井型结构，其开孔大小与碘化钠闪烁体2 —致，在轴向上塑料闪烁体3较碘化钠闪烁体2约长10%，但不宜过长。
[0020]为了减小整个装置的体积及重量，方便核电现场维护，在塑料闪烁体3外表面采用硅光电倍增管4作反符合光信号倍增元器件。如图3所示，硅光电倍增管4与光电倍增管6产生的弱脉冲信号经与非逻辑模拟量开关放大器处理，实现反符合扣除测量能谱中低能段(50keV?1.5MeV)康普顿坪，提高低能段(50keV?1.5MeV)核素分辨率，即当测量道与符合道同时出现脉冲信号时，模拟开关放大器处于闭合状态，测量道信号无法通过开关放大器放大；当测量道给出信号而符合道不给出信号时，模拟开关放大器处于开放状态，实现电荷积分放大。其中，来自硅光电倍增管的弱脉冲触发信号先通过方波转换器转化为方波再接入模拟量开关的开关触发端，来自光电倍增管的弱脉冲测量信号直接进入放大器的输入端。
【主权项】
1.一种在线式能谱分析反符合测量探测器，其特征在于:包括用于记录Y射线的碘化钠闪烁体，用于将碘化钠闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的光电倍增管、用于扣除碘化钠闪烁体康普顿闪射的塑料闪烁体，用于将塑料闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的硅光电倍增管，用于屏蔽环境辐射带准直孔及铅塞的铅屏蔽体，用于将弱脉冲信号放大的前置放大板；所述碘化钠闪烁体光输出端面紧接光电倍增管，在碘化钠闪烁体周围包有塑料闪烁体，所述塑料闪烁体外表面紧贴有硅光电倍增管，所述前置放大板采用模拟量开关放大器，其中与硅光电倍增管相连的一路作为触发信号，与光电倍增管相连的作为测量信号，当测量道与触发道同时出现脉冲信号时，模拟量开关放大器处于闭合状态，测量道信号无法通过开关放大器放大；当测量道给出信号而触发道不给出信号时，模拟量开关放大器处于开放状态，实现电荷积分放大。
2.根据权利要求1所述的在线式能谱分析反符合测量探测器，其特征在于:所述碘化钠闪烁体直径与铅屏蔽体的准直孔一致，在轴向上准直孔长度大于5倍碘化钠闪烁体。
3.根据权利要求1所述的在线式能谱分析反符合测量探测器，其特征在于:所述塑料闪烁体为外方形且中间开孔的井型结构，其开孔大小与碘化钠闪烁体一致，在轴向上塑料闪烁体比碘化钠闪烁体约长10%。
4.根据权利要求1所述的在线式能谱分析反符合测量探测器，其特征在于:所述光电倍增管外围与铅屏蔽体之间的空隙填充橡胶，橡胶与硅光电倍增管贴面相切方向开有供硅光电倍增管弱信号采集电缆过孔，且过孔与准直孔轴线成45°。
5.根据权利要求1所述的在线式能谱分析反符合测量探测器，其特征在于:所述来自硅光电倍增管的弱脉冲触发信号先通过方波转换器转化为方波再接入模拟量开关的开关触发端，来自光电倍增管的弱脉冲测量信号直接进入放大器的输入端。
【专利摘要】本发明涉及辐射测量领域，提供一种在线式能谱分析反符合测量探测器，包括用于记录γ射线的碘化钠闪烁体，用于将碘化钠闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的光电倍增管、用于扣除碘化钠闪烁体康普顿闪射的塑料闪烁体，用于将塑料闪烁体光信号转化为弱脉冲信号的硅光电倍增管，用于屏蔽环境辐射带准直孔及铅塞的铅屏蔽体，用于将弱脉冲信号放大的前置放大板。本发明能够成功实现环境复杂、康普顿闪射及本底干扰严重的时时在线测量，解决了核电现场康普顿闪射对中低能段（50keV～1.5MeV）放射性核素分析测量影响，同时解决了反符合测量在核电现场难以实现的难题。
【IPC分类】G01T1-20
【公开号】CN104820232
【申请号】CN201510199583
【发明人】徐卫锋, 罗鹏, 代传波, 许浒, 刘单, 聂凌霄, 吴荣俊, 毕明德, 李湦
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一九研究所
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月24日