双通道α表面污染测量仪的研制
双通道α表面污染测量仪的研制

射性污染检测 等工作 中, 粒子测量 占据着相
对 重要 地 位 , 实 际工 作 有 诸 多 不 便 , 但 比如 :
1 系统简介
仪 器基 本 框 架 如 图 1 示 , 体 上 由长 距 所 总
射线射程短且穿透性弱 , 传统 的测量必须非常 靠近被 测物 体 , 而且 现 实 中监 测对 象种 类 多 ( 固体 、 气体 、 液体等 ) , 的体积大 , 】有 有的结
6 3 0
基金项 目: 国家杰 出青年 科学基金 (0 2 0 5 , 4 15 1 ) 西南
科技大学核废物 与环境安全 国防重点学科实验 室开 放基金 (0 X K 5 。 1Z N 0 )
作者简 介 : 湘龙 (9 4一) 男 , 董 18 , 湖南湘 乡人 , 硕士研 究生 , 主要从 事信号探测 与仪器技术等方 向研究 。
离 d电离室探测器 、 信号调理及其恒温 电路模
块、 主控 模 块 、 电脑 、 电源 系统 五 部 分 组 成 。前
两者通过 高可靠屏 蔽线连接后放在测量端 , 调 理后 的数字量信号由主控模块通过 串口或 U B S 接 口或 R 4 5 S 8 总线发送 给电脑 , 仪器操作界面
在 电脑 上 。
构复杂表面不平整 , 如果用传统方法测量, 操作 员工作 量大且 要 面 临辐 射危 害。为 此需 要一种
可远程操作的、 智能化 的仪器 , 能长距离 、 较大 面积 地探 测 不 规则 表 面 、 道 内壁 等 的放 射性 管 污染活度。我们在前 期对 长距 离 d探测技术 ( R D L n agA p aD t t ) 3的研 究 L A o gR n lh e c r -j eo
基于空气荧光的Alpha表面污染测量样机的研制

在核设 施 运 行 以 及 退 役 过 程 中, 手 套 箱 或 热
后国外陆续开 展 了 相 关 的 α 粒 子 测 量 技 术 研 究,
钚、铀、镭等 α 辐射源的污染。 目前国内外常 用 的
是 α 粒子在 空 气 中 会 使 空 气 电 离,产 生 离 子 电 子
室等密闭设 备 设 施 内 部 中, 常 常 会 有 较 高 水 平 的
根据样 机 的 目 标 测 量 波 段, 确 定 的 光 路 系 统
设计性能指标 列 于 表 1。 其 中 物 距 参 照 手 套 箱 或
· 550·
的量子效率对目标测量波段可达到 30% 以 上。 单
光子计数探头的输出是宽度为 9 ns 的标准 TTL 脉
冲,因此单光子计 数 器 选 择 与 之 相 匹 配 的 C8855 01 型的单光子计数器。 其中单光子计数器会给光
newjch@ 163. com
通信作者:刘立业。 E-mail:liuliye@ cirp. rog. cn
· 549·
第 43 卷 第 6 期
辐射防护
射谱 [ 17,21] ,因此理 论 上 可 对 液 体 当 中 α 污 染 的 分
热室等密闭 空 间 的 尺 度; 物 镜 大 小 根 据 具 体 加 工
第 43 卷 第 6 期
Vol. 43 No. 6
辐 射 防 护
Radiation Protection
2023 年 11 月
Nov. 2023
·辐射防护监测·
基于空气荧光的 Alpha 表面污染测量样机的研制
金成赫,赵 原,汪 屿,曹勤剑,熊万春,
黄明啸,刘立业,李 岩,董佳杰,夏三强
量时间为 10 s 时,最小可探测活度为 1. 0 kBq。 此时现场适 用 性 验 证 实 验 证 明 该 样 机 在 探 测 范 围 内 能 够 准 确 地
α、β表面污染测量仪

BY211F型α、β表面污染测量仪
▉功能介绍
BY211F型α、β表面污染测量仪主要用于环境辐射、核电站、同位素生产、医院、反应堆场所的地面、衣物、工作台、地板等表面的α、β放射性污染的测量。
▉技术指标
1.探测器:100×200mm2塑料闪烁体(ZnS)
2.探测窗口: 90×180mm2,空占比≥81%
3.测量时间:10、30、60、120、300、600秒可选。
4.计数容量:1~109
5.显示单位:总计数、CPS或Bq/cm2。
6.报警功能:α、βγ和总计数可分别设置独立的报警阈。
7.探测效率:Eα≥30% (2л,239Pu)本底≤1cps ;Eβ≥30% (2л,90Sr-90Y)
本底≤2cps。
8.相对误差:在正常使用条件下≤±20%。
9.稳定性:连续工作8小时<10%。
10.工作环境:环境温度-10℃~+50℃;相对湿度≤95%(40±2℃)。
11.重量: 小于1.5 Kg。
▉主要特点
1.采用大面积塑料闪烁体探测器,仪器能自动分辨α、β粒子,实现α、β同时测量。
2.采用
3.2″彩屏显示,同时实时显示α、β及总计数等测量结果。
3.仪器配备通用USB接口,数据通讯十分便捷,实现了PC机与仪器的数据通信功能。
4.仪器设计了功能菜单,方便用户进行参数设置。
5.2G大容量数据自动存储Flash,能保存≥3个月以上的测量数据。
6.体积小、质量轻、易去污,能够适应现场及实验室环境条件。
7.采用充电锂电池,可能连续使用12h以上。
8.符合国际、国家相关标准。
α、β表面沾污检定仪研制

图 1 升降台示意图
图 5 圆形探 头置 换面板
图 2 升 降台距 离调节示意 图
2 l×2 0mi 0 mm 的 缺 口 , 板 中 心 有 一 个 9 l 面 3 l 长 )× 3rl 宽 )× n m( 9 /' l( / l 3mm( ) 深 的方 形 探头 托放槽 , 中心 设 有 7 nl 7 ll 形 探 测 槽 5rr× 5nT方 l l
根据 检定 规程 JG 7 9 … , 定 表 面 沾 J4 8— 6 检 污 的技术 要求 , 研制 的检定 仪技 术上应 具 有 : ( ) 据 不 同类 型 的探 头 , 精 确 调 整 探 1根 可
测器 的保护栅 网与标 准源表面之间的距 离 , 具 有较 高 的稳 定 性 。 ( ) 检定不 同形 状尺 寸大小 的探 头 。 2可
因此 , 们采 用宽 18 m 台面 尺寸 8 我 6 m, O m × 2 i, m 10ml 可负 载 2 g 自重 1 1 g上下 l 0k , .5k , 升降行程 6 t 的升降台托放大 面积源。升 0n m 降台采用剪形升降支撑, 精研丝杠驱动 , 双导轨 五轴过定位机构 , 而且配有锁紧手轮 , 具有升降 平稳 、 稳定性高、 操作方便的优点 , 如图 l 所示。 升降台底座 固定在不锈钢架上 , 可根据不同探 头保 护栅 网与标 准源表 面之 间距 离 的要求 调整
头 的不 同形 状 、 寸 、 小而设 计 加工 。 尺 大 设 计 的方形 探 头置换 面 板 : 置 换 式 面 板 该 为 55m . m厚 的 有 机 玻 璃 板 , 四个 端 角 处 设 有
电离辐 射计量研究 工作 。
56 2
为 6m m厚 的有机玻璃板 , 四个端角处设有 2 0
FJ-2207型α,β表面污染测量仪使用说明书

FJ-2207型αß表面污染测量仪使用说明书国营二六二厂一九八八年九月一、用途FJ-2207小型可携式α、ß表面污染测量仪采用闪烁探测法,用来检测放射性工作场所和实验室的工作台面、地板、墙壁、手、衣服、鞋等表面的α或ß放射性污染的活度。
本仪表系数字显示的小型可携式仪器,仪器测量时能发出音响讯号,对α放射性污染和ß放射性污染发出不同音调的声响。
一旦探头上的屏蔽薄膜破裂或遇到极大污染辐射时,能发出报警音响,同时数字显示最高位下部点亮。
数字显示部分可指示高压指示值和电池指示值,电路采用微分测量法,可将入射的α放射性对ß污染测量的影响减小到最小程度。
二、使用条件1、温度:―10~45℃2、相对湿度:≤90±3%(30±2℃)三、标准条件1、温度:20±5℃2、相对湿度:≤65%四、技术性能1、技术容量:0~99992、定时:1” 6” 60” 手动四档3、测量范围:α:0~9999 CPSß:0~9999 CPS4、表面活度响应在正常使用条件下:ß:对于204TL>7CPS/Bq/㎝2α:对于239Pu>7CPS/Bq/㎝2或用探测效率表示:E ß≥30%;本底≤4 CPSEα≥30%;本底≤3 CPS5、相对固有误差在正常使用条件下,整个测量范围相对固有误差≤±25%。
6、变异系数仪表对于随机的统计涨落而产生的指示值变异系数<20%。
7、电池寿命在正常使用条件下,仪表使用R20P-SUM-I-I.5V纸板电池一次能连续使用24h以上,采用1号充电电池可连续使用12h以上。
8、高温误差仪器在45±2℃条件下,通电恒温4h,其测量误差≤±20%。
9、低温误差仪器在-10±2℃条件下,通电恒温4h,其测量误差≤±20%。
10、潮湿误差仪器在相对湿度为90±3%(30±2℃)条件下,不通电放置48h,其测量误差≤±10%(因温度引起的误差除外)。
LRAD技术在α表面污染监测中的应用

第 2卷 7
20 年 07
第5 期
9月
核 电 子学与 探 测技 术
Nu l rE eto is& D tcinTeh oo y c a lcr nc e ee t c n l o g
V0 7 N 5 L2
sp 2 0 e. 07
用∑一△技术对信号进行理 , 测量结果用字
符液 晶显 示器 显示 。
弱 的电离 电流经 电离室弱 电流前 置放 大器放 大
后, 经信号调理单 元调理后送到 A D转换单 /
2 仪器 组 成
该仪器主要包括 4 个单元 : 电离室( 离子探
测 器 ) 电风 扇驱 动 单 元 、 、 检测 单 元 、 电源 ( 电 锂
测到传统 a 表面污染仪[ 探头不能探测到 的表 2 ] 面污 染情 况 。 I D技术是一种测量 a A 活度的高灵敏度 方法 。a 粒子是一种高 电离粒子 , 它在空气 中 通过产生带电离子对来释放能量。一个 5 v Me 的a 粒子将会产生 100 个离 子对 。可以直 500 接收集测量这些离子 , 通过使用电风扇驱动被 检测的潜在污染物品的表面空气 , 这些离子可 以通过气流传送到几米远的地方。这些离子通 过流动的空气传送到电离室接 收极板网栅上 , 收集到 的离子在 电离 室外加电场作用下 , 产生
摘要 : 于异形物体表 面的核辐射 a 对 污染监 测 , 采用 传统检 测手段难 以实 现 。L A L n ne R D(ogr g a
a h e cin技 术提供了一种 测量表面 a l adt t ) p e o 污染 的新方法 。通过 该项技术可 以检测手持探 头扫描法无 法检测到的不规则 异性管道 的表面污染情况 。基 于 L D技术原理 , RA 研制 出一 种 a表面污染报警 仪样 机 。通过该样机 , 完成了相关实验测试及部 分检验工作 。 关键词 : R D; 表 面污染 ; LA a 监测 中围分类号 : T 8 L4 文献标 识码 : A 文章编 号 : 0 5 -94 2 0 ) 50 3 -3 280 3 (0 70 -800
一种α、β辐射表面污染探测器[实用新型专利]
![一种α、β辐射表面污染探测器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f6475894a26925c52dc5bfe7.png)
专利名称:一种α、β辐射表面污染探测器专利类型:实用新型专利
发明人:高新占,申双喜,刘杰,于建新
申请号:CN201420693650.4
申请日:20141118
公开号:CN204203472U
公开日:
20150311
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了一种α、β辐射表面污染探测器,包括探头和前置放大器,以及与前置放大器的输出端相接的单道脉冲幅度甄别器;探头包括壳体以及从下到上依次安装在壳体内的光导体、闪烁体和薄膜支架,闪烁体的底面与光导体通过硅油耦合剂紧密贴合在一起,薄膜支架的顶部张贴有镀铝薄膜,镀铝薄膜的顶部设置有罩在壳体顶部的网罩,壳体的侧面固定连接有与壳体内腔相连通的安装管,安装管内安装有光电倍增管,光电倍增管的端窗面通过耦合剂与光导体耦合连接;前置放大器的输入端与光电倍增管的输出端相接。
本实用新型安装、调试和维护简捷、方便,均匀性指标好,α对β的串道率低,性能可靠,采购、运行、维修成本低,使用效果好,便于推广使用。
申请人:西安核仪器厂
地址:710061 陕西省西安市小寨东路108号
国籍:CN
代理机构:西安创知专利事务所
代理人:谭文琰
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一种表面污染测量仪[实用新型专利]
![一种表面污染测量仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/760fbbe588eb172ded630b1c59eef8c75fbf9519.png)
专利名称:一种表面污染测量仪
专利类型:实用新型专利
发明人:王棋赟,徐智博,吴桓,陈中,侯连岳,吴俊,余恒乐申请号:CN202122632683.0
申请日:20211031
公开号:CN216013688U
公开日:
20220311
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型涉及一种表面污染测量仪,包括测量仪主体,测量仪主体包括壳体和设于壳体底部的探测器;壳体上可拆卸连接有伸缩杆;壳体上转动连接有四个车轮,所有车轮的直径相同且轴心与探测器的竖向距离相等;壳体的底部开设有用于容纳探测器的凹槽,探测器设于凹槽内且可竖向滑动,凹槽内还设有用于驱动探测器竖向滑动的升降结构。
本实用新型在壳体上设置伸缩杆来改善测量仪的使用难度,并在此基础上对测量仪做了进一步改进,通过在壳体上设置车轮,可轻松稳定保持探测器与所测表面的间距,且握持伸缩杆使测量仪在所测表面上平移也因车轮的滚动变得更加容易;使测量仪的操作更加简单,测量的准确性得到提升。
申请人:重庆建安仪器有限责任公司
地址:400060 重庆市南岸区南坪西路168号
国籍:CN
代理机构:重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人:肖云杰
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604
2. 3 恒温模块 为减少 温 度 的 变 化 影 响 测 量 稳 定 性 等 性
3. 2 下位机软件
4. 1 本底测量
受环境辐射、气候、仪器漏电流等多种参数
影响,本底电流值随时间、地点变化较大( 最大
约 300 fA) ,为满足可调需求,仪器本底值可在
约 ± 500 fA 范围内调节。在每次测量前应多次 测量本底,取平均值作为当时的本底值[1]。在 预热完成后,信号调理电路处于恒温状态,对随 机的仪器自身本底值,按照不同时间间隔测量
( 1. 地学核技术四川省重点实验室,成都理工大学,成都 610059; 2. 地球探测与信息技术教育部 重点实验室,成都理工大学,成都 610059; 3. 中国工程物理研究院,绵阳 621900)
摘要: 研制了一款电脑操控的双通道宽量程 α 表面污染测量仪,仪器具有测量范围广、操作与分析 便利、灵敏度高、可多点组网远程测量等特点,适用于包括异形物体表面的核辐射 α 污染监测。文章介 绍了此仪器软硬件结构,并对其基本性能做了评价。
此测试选择了一个强度为 1. 92 × 105 dpm 的标准 α( 239 Pu) 源,置于管径为 48 mm 的进气
605
图 7 仪器稳定性测量
管内,通过改变源与探测器距离 L 这一参数,在
常温下分别测量仪器探测效率。表 2 列出了小
量程通道测量间隔 1 s 时,在不同 L 处对应的
仪器测量值 Iavg,以 L = 2 cm 为基准( 设此处仪 器的探测效率为 1) ,测出的不同 L 下对应的仪 器探测效率[2]。
参考文献:
[1]刘建忠,靳根,马立平,等. 用离子收集法测量 α 粒 子技术研究[J]. 核科学与工程,2007,27( 01) : 77 - 85.
[2]付军,庹先国,廖哲,等. LRAD 技术在 α 表面污染 监测中的应用[J]. 核电子学与探测技术,2007,27 ( 05) : 830 - 832.
图 1 仪器组成基本框图
基本测量原理: 被测样品发生 α 衰变,释 放的 α 粒子与空气发生电离作用,形成自由电 子与正离子组成的离子对,离子对在探测器抽 气风扇的气流影响下运移几米,经过空气引导 管进入特制的接收极板网栅上,这些离子对在 电场作用下分别往正负极漂移,产生感应电流, 此电流强度正比于产生离子的 α 活度,每 Bq 大约能产生几 fA( 10 - 15 A) 的电流,被检测到的
表 2 不同距离下的探测效率
L / cm 2 17 22 27 47 67 87 107 127 147 167
Iavg ( fA) 18240. 32 18033. 89 16113. 77 15149. 49 14070. 22 13006. 12 12402. 77 11905. 8 11531. 28 11219. 47 10740. 72
3 仪器软件设计
3. 1 上位机软件 软件采用 C#编写,其中数据存储使用 SQL
Server2000 关系数据库,结果的图形和数字实 时显示使用 ZedGraph 图形控件,表格显示使用 DataGridView 控件。主要由参数设置、数据收 发、实时显示、数据分析、数据存储及查询等模 块组成( 图 4) 。相比传统仪器减少了人工工作 量及失误率,可主要实现以下功能。
603
微弱电流信号经过信号调理电路后进入二次仪 表处理,最终反映出引起电离的 α 污染量的数 目[4],并通 过 电 脑 端 软 件 对 数 据 进 行 分 析 处 理。
2 仪器硬件设计
2. 1 探测器 根据 LRAD 技 术 原 理,设 计 了 离 子 探 测
器[1 - 5]。探测器内部由绝缘柱及两块可调距离 的极板组成,两端加高压,在两侧开有 Ф40 mm 的孔来连接风扇盒和进气管[2 - 3]。 2. 2 信号调理模块
100 次的结果如表 1,可见同一条件下测量本底
漂移在 fA 级。
表 1 本底测量分析
本底测量值 / fA
间隔 2s
间隔 5s
间隔 10 s
间隔 30 s
间隔 60 s
最大值
183
182
182
181
181
最小值
178
178
178
178
179
最大漂移
5
4
4
3
2
图 5 主控端软件基本流程
主控端软件基本流程如图 5,MCU 把采集 到的 A / D 转换信号处理后,发送给上位机,同 时接收上位机对仪器的控制指令。重要的是测 量部分,需要通过 SPI 总线对 ADS1256 进行准 确控 制,主 要 设 定 ADC 中 的 MUX、ADCON、 DRATE 等寄存器,当 MCU 监测到 / DRDY 位拉 低后,发出读命令读取 A / D 转换后的数字量。 温度控制软件基本流程见图 6,开机后自动工
供电质 量 的 好 坏 关 系 到 系 统 能 否 正 常 工 作。采取的措施有: ( 1) 交流端加装 EMI 滤波 器; ( 2) 采用漏磁与电磁辐射小的高效率环形 变压器; ( 3) 基准电压等关键部位采用高精度 电压 芯 片; ( 4 ) ADC 模 拟 地 与 数 字 地 通 过 10 MHz 磁珠串联; ( 5) 进行 π 型滤波[7]。需要的 低压电压为: 3. 3、5、- 5、9、- 9 V,其中加热电 路启动频繁且启动电流大,故单独供电。仪器 自带可调的高压供探测器使用,采用高压标准 模块通过精密多圈电位器实现 0 ~ 1 000 V 连 续电压调节。
4. 2 稳定性测试 选择了一个强度为 1. 92 × 105 dpm 的标准
α( 239 Pu) 源,置于管径为 48 mm 的探测管道内, 源与探测器之间距离为 2 cm,小量程通道测量 400 次的结果统计分析如图 7。统计这些数据 分别落入 1σ ± n、2σ ± n、3σ ± n 的数据个数为 67. 0% 、96. 5% 、100. 0% ,基本满足正态分布涨 落规律。 4. 3 探测效率
A / D 转换采用 ADS1256,它是一款 24 位△ - Σ 技 术 的 高 精 度 ADC,最 大 非 线 性 度 为 ± 0. 001% ,最高数据采样率为 30 kSPS,主要由 模拟多路 开 关、输 入 缓 冲 器、可 编 程 增 益 放 大 器、四阶△ - Σ 调节器、可编程数字滤波器、控 制器等模块组成,支持 8 路单端信号输入、4 路 差分信号输入或者差分与单端信号混合输入。 当其采样速率选 2. 5 SPS 时,有效分辨率可达 23 位,基准电压选 2. 5 V,可测最小有效电压为 2. 5 /223≈0. 03 μV,可满足对 μV 级输入信号 的测量要求。ADC 对供电电源尤其是参考电 源的要求高,仪器采取了高精度 2. 5 V 基准电 源芯片 AD580,其输出电压为 2. 50 V ± 0. 4% , 温漂小于 10 pmm / ℃[6]。
能,设计了一个金属盒,盒内有信号调理电路、 加热驱动电路、电阻式加热器、温度传感器、保 温材料等,经过控制算法及电子开关控制加热 器,维持盒内温度在 40 ± 1℃ 。结构见图 3,加 热器功率约 15 W,采用 DS18B20 检测温度,恒 温的同时还需把温度状态通知上位机。
图 3 恒温装置结构框图
( 4) 结果显示: 通过图形、表格等方式对结 果进行显示及异常提示。
( 5) 数 据 处 理: 数 据 按 格 式 保 存 在 Excel 里,可便捷地查询、分析、打印现“加热—测温—加热”的过程。
4 仪器基本性能分析
图 4 上位机一个通道的测量软件框架
η/% 100. 00 98. 87 88. 34 83. 05 77. 14 71. 30 68. 00 65. 27 63. 22 61. 51 58. 88
5 结语
本仪器在前期研究的基础上,对软硬件进
行了较大的优化改造。增加为两个测量通道, 量程加大且可同时进行两路测量; 通过改进电 路、增加恒温装置、多层屏蔽等措施使稳定性得 到提高,探测下限达到几个 Bq,灵敏度为 10 - 15 A 水平; 重新设计了系统软件,PC 机界面操作 简单; 添加了通信端口,为远程组网监测奠定了 基础。仪器能够方便地远距离监测包括异形体 在内的 α 表面污染,在辐射测量领域有广泛的 应用前景。下一步将深化多仪器多通道组网测 量技术的研究。
1 系统简介
仪器基本框架如图 1 所示,总体上由长距 离 α 电离室探测器、信号调理及其恒温电路模 块、主控模块、电脑、电源系统五部分组成。前 两者通过高可靠屏蔽线连接后放在测量端,调 理后的数字量信号由主控模块通过串口或 USB 接口或 RS485 总线发送给电脑,仪器操作界面 在电脑上。
收稿日期: 2012 - 01 - 08 基金项目: 国家杰出青年科学基金( 40125015) ,西南 科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室开 放基金( 10ZXNK05) 。 作者简介: 董湘龙( 1984 - ) ,男,湖南湘乡人,硕士研 究生,主要从事信号探测与仪器技术等方向研究。
第 32 卷 第 5 期 2012 年 5 月
核电子学与探测技术 Nuclear Electronics & Detection Technology
Vol. 32 No. 5 May. 2012
双通道 α 表面污染测量仪的研制
董湘龙1,2 ,庹先国1,2 ,罗召霞2 ,吴雪梅1 ,奚大顺1,2 ,廖 哲3
( 1) 参数设置: 可对测量间隔、面积、系数、 次数、样品编号等进行设定,也可对数据显示方 式、保存路径、手动还是自动测量等参数进行设 置。