小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及放射性物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著核技術(shù)的發(fā)展，核能在軍事及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，核能在造福人類的的同時(shí)，也給人類的健康構(gòu)成很大的威脅。一旦出現(xiàn)核事故、核爆炸就會(huì)有大量放射性物質(zhì)釋放出來(lái)，形成放射性落下灰，污染周圍環(huán)境，直接危及到糧食、肉類、蔬菜、水果、飲用水、牛奶、飲料等的安全。因此，如何在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)快速、方便、高效檢測(cè)出待測(cè)物質(zhì)中的放射性活度，準(zhǔn)確的做出放射性污染安全性評(píng)價(jià)，是核應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)處置亟待解決的問(wèn)題。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)對(duì)一些固體和液體物質(zhì)中的放射性活度檢測(cè)普遍采用放射化學(xué)分析方法與伽瑪能譜分析方法，這兩種測(cè)量方法雖然具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確性，檢測(cè)下限低。但是，該類測(cè)量方法均需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用大型的儀器設(shè)備，如高純鍺γ能譜分析系統(tǒng);低本地α、β測(cè)量裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)儀器笨重，采用的屏蔽鉛室重達(dá)幾百公斤、操作制樣復(fù)雜、分析周期長(zhǎng)、設(shè)備代價(jià)高，無(wú)法解決核污染現(xiàn)場(chǎng)待測(cè)物質(zhì)中的放射性活度檢測(cè)難題。
[0004]雖然在核污染現(xiàn)場(chǎng)目前可以使用便攜式水、食品放射性檢測(cè)儀，因其采用直筒結(jié)構(gòu)，提手和蓋子在最上端，樣品檢測(cè)室采用鉛金屬作為屏蔽也在上半部分，下半部分為其光電倍增管和電路系統(tǒng);上重下輕的結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，整體裝置重心不穩(wěn)容易側(cè)翻，無(wú)法適用于車、船等運(yùn)動(dòng)載體平臺(tái)，并且提手和蓋子重量很重，檢測(cè)人員取提非常不便，危險(xiǎn)性大。
[0005]因此，為核污染現(xiàn)場(chǎng)提供一種小型化移動(dòng)式快速、方便、高效、安全的污染物放射性活度檢測(cè)裝置成為必然。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置，不僅能夠方便、準(zhǔn)確測(cè)量固體和液體的放射性污染情況，而且體積更小便于攜帶，穩(wěn)定性更好不會(huì)發(fā)生側(cè)翻等情況。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述的小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明首先要改變的是檢測(cè)裝置的整體布局，改上下布局為左右布局，將樣品檢測(cè)室放在設(shè)備的左側(cè)，將電路系統(tǒng)和顯不系統(tǒng)放在設(shè)備的右側(cè)；其次，由于NaI晶體體積大小決定了檢測(cè)的精準(zhǔn)度，本發(fā)明在整體增加NaI晶體體積的基礎(chǔ)上盡量縮小光電倍增管的尺寸，以便降低檢測(cè)裝置的高度，把NaI晶體做成圓柱體、圓臺(tái)組合結(jié)構(gòu)，讓晶體出光面直徑變小，是為了讓晶體更好地和光電倍增管光陰極配合，提高信號(hào)收集效率;最后本發(fā)明采用鎢合金屏蔽來(lái)替換傳統(tǒng)的鉛屏蔽，以減少設(shè)備的厚度和重量。
[0008]本發(fā)明的第一方面，提供了一種小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置，包括:機(jī)箱、固定于機(jī)箱內(nèi)的測(cè)量室、設(shè)置于機(jī)箱表面的顯示屏，和設(shè)置于機(jī)箱內(nèi)部的測(cè)量電路;其中:測(cè)量室和顯示屏為平行設(shè)置;顯示屏與測(cè)量電路相連；
[0009]測(cè)量室包括:鎢合金蓋、鎢合金屏蔽罐體、樣品杯和探頭，樣品杯設(shè)置于鎢合金屏蔽罐體內(nèi)部，探頭設(shè)置于樣品杯底部;媽合金蓋分為左蓋和右蓋，左蓋和右蓋的一端為活動(dòng)連接，另一端為活動(dòng)旋轉(zhuǎn)開口端;探頭通過(guò)電纜線與測(cè)量電路相連。
[0010]所述的探頭包括:NaI晶體、光電倍增管、電磁屏蔽罩、探頭外罩和探頭安裝環(huán)，光電倍增管位于NaI晶體的下方，NaI晶體和光電倍增管的外部設(shè)電磁屏蔽罩，電磁屏蔽罩的外部為探頭外罩，探頭外罩上設(shè)有探頭安裝環(huán)。
[0011]所述的NaI晶體，上方為圓柱體，下方為倒置的圓臺(tái)；圓臺(tái)的大圓底面與圓柱體契合，圓臺(tái)的小圓底面與光電倍增管契合;也即NaI晶體的縱截面由矩形和梯形組成，且矩形的寬與梯形的長(zhǎng)邊相等。
[0012]所述的樣品杯包括:相配合的杯體、杯蓋以及設(shè)置于杯蓋上的防水密封圈。
[0013]所述的媽合金蓋的左蓋和右蓋的的活動(dòng)連接由滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)。
[0014]所述的鎢合金蓋的外側(cè)設(shè)有蓋擋銷；
[0015]所述的鎢合金蓋的活動(dòng)旋轉(zhuǎn)開口端的頂部設(shè)有開蓋手柄。
[0016]所述的機(jī)箱外部設(shè)有幫運(yùn)擰手，所述的幫運(yùn)擰手為前后設(shè)置，方便檢測(cè)裝置的搬運(yùn)。
[0017]優(yōu)選的，所述的NaI晶體的頂部直徑為40-50mm(最優(yōu)為44mm)，底部直徑為25-30mm(最優(yōu)為27mm)，總長(zhǎng)度為55_65mm(最優(yōu)為59mm)。
[0018]由于本發(fā)明的媽合金蓋分為左蓋和右蓋，左、右蓋為活動(dòng)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，避免了蓋子因重量重而難于開啟的問(wèn)題;且活動(dòng)旋轉(zhuǎn)開口端的頂部設(shè)有開蓋手柄，有利于開蓋;配合了蓋擋銷，使蓋子不至于自動(dòng)開啟；本發(fā)明的NaI晶體的整體體積增大，提高探測(cè)靈敏度體積、而NaI晶體的底部采用圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，使得NaI晶體底部與光電倍增管能完全匹配，光電倍增管能完全接受NaI晶體的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)光電倍增管的體積能變小使整個(gè)檢測(cè)裝置在增加檢測(cè)靈敏性的同時(shí)體積更??；另外，本發(fā)明的屏蔽室采用鎢合金，使得屏蔽室的厚度由原來(lái)鉛屏蔽室的25mm減小到12mm，縮小了尺寸，減輕了重量;最重要的是，本發(fā)明的測(cè)量室和顯示屏為左右平行設(shè)置，降低了檢測(cè)裝置的高度，增加了檢測(cè)裝置的穩(wěn)定性。
[0019]本發(fā)明小型化易攜帶，在污染現(xiàn)場(chǎng)可方便移動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，又由于其穩(wěn)定性高，不會(huì)側(cè)翻非常適合于車載、船載檢測(cè)。
[0020]本發(fā)明的第二方面，提供了一種固體、液體物質(zhì)中放射性活度的檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法利用如上所述的小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)。
[0021]所述的檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0022]A、將被檢測(cè)物質(zhì)放在樣品杯中；
[0023]B、將鎢合金蓋的左蓋和右蓋旋開，將樣品杯放入測(cè)量室的鎢合金屏蔽罐體內(nèi)，使探頭位于樣品杯底部，鎢合金蓋旋轉(zhuǎn)閉合；
[0024]C、被測(cè)樣品中伽馬射線打到探頭NaI晶體，使NaI晶體發(fā)光，光子經(jīng)過(guò)光電倍增管放大后輸出為電流脈沖、該電流脈沖經(jīng)過(guò)測(cè)量電路處理并進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算出待測(cè)樣品的活度，最終在顯示屏上顯示檢測(cè)結(jié)果。
[0025]所述的步驟C中，電流脈沖放大成型電路放大并成型為正極性的電壓脈沖，該電壓脈沖送到后級(jí)5個(gè)甄別器進(jìn)行甄別比較，當(dāng)電壓脈沖幅度高于甄別器閾值電壓時(shí)，甄別器輸出負(fù)極性脈沖信號(hào)，該負(fù)極性脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器電路進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)；由于樣品放射性活度和計(jì)數(shù)率成正比，單片機(jī)讀取到5個(gè)通道的計(jì)數(shù)值，通過(guò)正比例運(yùn)算即可計(jì)算出待測(cè)樣品的活度;5個(gè)甄別器中，一個(gè)作為總量計(jì)數(shù)器、用于測(cè)量樣品中總放射性強(qiáng)度，另外4個(gè)甄別器構(gòu)成二個(gè)單道分析器，同時(shí)對(duì)二種放射性核素活度進(jìn)行分析。
[0026]所述的步驟C中，優(yōu)選的，采用單道穩(wěn)譜處理:
[0027]在5個(gè)甄別器中選擇3個(gè)甄別器，分別設(shè)置閾值電壓為Va、Vb、Vm。測(cè)量樣品，并記錄3個(gè)甄別器輸出計(jì)數(shù)Na、Nm、Nb。
[0028]左半峰面積為:Nam = Na-Nm;
[0029]右半峰面積為:Nmb = Nm-Nb ；
[0030]測(cè)量系統(tǒng)、環(huán)境氣候條件穩(wěn)定時(shí)，左半峰面積與右半峰面積比值KO = Nam0/Nmb0為一常數(shù)，并被記錄在微處理器中，其中，NamO為測(cè)量系統(tǒng)、環(huán)境氣候條件穩(wěn)定時(shí)左半峰面積，NmbO為測(cè)量系統(tǒng)、環(huán)境氣候條件穩(wěn)定時(shí)右半峰面積；
[0031 ]在執(zhí)行穩(wěn)譜操作時(shí)，先測(cè)量樣品，計(jì)算K，當(dāng)Κ>Κ0，表示峰位偏低，微處理器升高高壓電源電壓，反之則降低高壓電源電壓；
[0032]微處理器自動(dòng)重復(fù)若干次穩(wěn)譜操作后，即可將能譜峰位穩(wěn)定到設(shè)定值允許范圍之內(nèi)。
[0033]上述的檢測(cè)方法中，步驟B媽合金蓋旋轉(zhuǎn)閉合后由蓋擋銷限位。
[0034]測(cè)量電路中，還具備了“單道穩(wěn)譜”功能，能消除因環(huán)境溫度、氣壓濕度等氣候條件變化引起的測(cè)量系統(tǒng)能譜漂移帶來(lái)的測(cè)量誤差，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
[0035]本發(fā)明的小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置，以及檢測(cè)方法，檢測(cè)范圍廣，能檢測(cè)土壤、糧食、蔬菜、水果、肉類、水、牛奶、化妝品等固體、液體物質(zhì)中的放射性活度;而且檢測(cè)裝置小型化、易攜帶，在污染現(xiàn)場(chǎng)可方便移動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，又由于其穩(wěn)定性高，不會(huì)側(cè)翻非常適合于車載、船載檢測(cè);檢測(cè)的準(zhǔn)確度也更高。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明的組合圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0038]圖3為本發(fā)明的剖面圖；
[0039]圖4為探頭的結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖5為NaI晶體的結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖6為樣品杯的組合圖；
[0042]圖7為樣品杯的剖視圖；
[0043]圖8為測(cè)量電路原理框圖；
[0044]圖9為放射性同位素CS-137能譜圖
[0045]附圖標(biāo)記:
[0046]測(cè)量室I;顯示屏2;機(jī)箱3;
[0047 ]樣品杯4:杯體41、杯蓋42、防水密封圈43;
[0048]鎢合金屏蔽罐體5;開蓋手柄6;鎢合金蓋7;滑動(dòng)軸承8;
[0049]探頭9:NaI晶體91、光電倍增管92、電磁屏蔽罩93、探頭外罩94、探頭安裝環(huán)95;
[0050]蓋擋銷10、幫運(yùn)擰手11、測(cè)量電路12;
[0051 ] 高壓電源1201、放大成型電路1202、甄別器電路1203?1207、脈沖計(jì)數(shù)電路1208、多路可調(diào)電壓基準(zhǔn)1209、微處理器1210、IXD輸出接口 1211、按鍵1212。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0053]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供了一種小型化移動(dòng)式固體、液體物質(zhì)中放射性活度檢測(cè)裝置，包括:機(jī)箱3、固定于機(jī)箱內(nèi)的測(cè)量室1、設(shè)置于機(jī)箱表面的顯示屏2，和設(shè)置于機(jī)箱內(nèi)部的測(cè)量電路12;其中:測(cè)量室I和顯示屏2為平行設(shè)置;顯示屏2與測(cè)量電路相連；
[0054]測(cè)量室包括:鎢合金蓋7、鎢合金屏蔽罐體5、樣品杯4和探頭9，樣品杯設(shè)置于鎢合金屏蔽罐體5內(nèi)部，探頭9設(shè)置于樣