一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置的制作方法

1.本实用新型属于放射性惰性气体探测技术领域，具体涉及一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置。


背景技术：

2.现有的放射性惰性气体监测设备通常使用pips探测器和塑料闪烁体探测器，pips探测器件对温度变化极为敏感，通常只能在温度恒定的环境和测量气体温度小于50℃的情况下正常工作。在实际使用中，惰性气体的温度会在5℃～55℃之间变化，这就会导致pips探测器出现测量结果不稳定的情况。闪烁体探测器对γ射线也具有一定的响应，因此需要增加铅屏蔽来抵挡外界本底辐射干扰。同时核电厂对放射性惰性气体监测设备的核安全等级要求为1e级(核安全级设备)，要求设备具有较高的运行稳定性、测量准确性、误报警概率低。因此采用pips探测器作为放射性惰性气体测量具有一定的缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其结构简单，采用温度性能较好的两个碲锌镉探测器探测惰性气体放射性，使装置能够适应惰性气体5℃～55℃之间的温度变化，简化仪器结构，扩大仪器的环境温度适用范围，此外，两个碲锌镉探测器可实现碲锌镉型主探测器探测数据中的γ本底的反符合扣除，使碲锌镉型主探测器探测到β射线的数据更加准确，使用效果更好。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：包括取样气室、设置在取样气室一侧的安装壳体、以及设置在安装壳体内的探测处理机构，所述探测处理机构包括设置在安装壳体内且向远离取样气室的方向依次布设的碲锌镉型主探测器、碲锌镉型反符合探测器、以及信号处理电路板，所述安装壳体与取样气室之间设置有用于隔离取样气室和所述探测处理机构的钛膜密封窗，所述碲锌镉型主探测器和碲锌镉型反符合探测器的探测端均朝向取样气室布设，所述信号处理电路板上集成有与碲锌镉型主探测器连接的第一前置放大电路和与碲锌镉型反符合探测器连接的第二前置放大电路。
5.上述的一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：所述第一前置放大电路与所述第二前置放大电路相同，所述第一前置放大电路包括运算放大器u1和运算放大器u2，所述运算放大器u1的同相输入端接地，运算放大器u1的反相输入端依次经电容c5、电阻r3、电阻r2和电阻r1与高压电源hv连接，电阻r2和电阻r1的连接端经并联的电容c1和电容c2接地，电阻r3和电阻r2的连接端经并联的电容c3和电容c4接地，电容c5和电阻r3的连接端为所述第一前置放大电路的输入端，运算放大器u1的输出端分两路，一路经并联的电容c6和电阻r4与运算放大器u1的反相输入端连接，另一路依次经电容c11和电阻r8与运算放大器u2的同相输入端连接，运算放大器u2的同相输入端经电容c12接地，运算
放大器u2的输出端分两路，一路与运算放大器u2的反相输入端连接，另一路与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端为所述第一前置放大电路的输出端。
6.上述的一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：所述取样气室上设置有进气管和出气管，出气管上设置有抽气泵，所述进气管和出气管分设在取样气室的两个对角上，所述进气管靠近安装壳体布设。
7.上述的一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：所述安装壳体上设置有航空插头、航空插头的一端穿过安装壳体伸入至安装壳体内，信号处理电路板通过航空插头与计算机连接。
8.上述的一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：所述碲锌镉型主探测器的探测端抵接在钛膜密封窗上。
9.上述的一种基于碲锌镉探测器的放射性惰性气体探测装置，其特征在于：所述钛膜密封窗包括钛膜安装框架和安装在钛膜安装框架内的钛膜，钛膜安装框架均与取样气室和安装壳体可拆卸连接。
10.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
11.1、本实用新型通过设置钛膜密封窗将取样气室1和所述探测处理机构隔离开来，防止探测处理机构受到污染。
12.2、本实用新型通过采用温度性能较好的碲锌镉探测器探测惰性气体放射性，使装置能够适应惰性气体5℃～55℃之间的温度变化，简化仪器结构，扩大仪器的环境温度适用范围，使探测结果更加准确。
13.3、本实用新型通过设置碲锌镉型主探测器3和碲锌镉型反符合探测器，碲锌镉型主探测器探测到β射线和γ射线，由于β射线穿透性不强，碲锌镉型反符合探测器只能探测到γ射线，通过后续的数据处理即可实现碲锌镉型主探测器探测数据中的γ本底的反符合扣除，使碲锌镉型主探测器探测到β射线的数据更加准确，使用效果更好。
14.综上所述，本实用新型结构简单，采用温度性能较好的两个碲锌镉探测器探测惰性气体放射性，使装置能够适应惰性气体5℃～55℃之间的温度变化，简化仪器结构，扩大仪器的环境温度适用范围，此外，两个碲锌镉探测器可实现碲锌镉型主探测器探测数据中的γ本底的反符合扣除，使碲锌镉型主探测器探测到β射线的数据更加准确，使用效果更好。
15.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为本实用新型第一前置放大电路的电路原理图。
18.附图标记说明:
[0019]1‑
取样气室；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
安装壳体；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
碲锌镉型主探测器；
[0020]4‑
碲锌镉型反符合探测器；5
‑
信号处理电路板；
[0021]6‑
钛膜安装框架；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ7‑
进气管；
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出气管；
[0022]9‑
抽气泵；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
航空插头；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
‑
钛膜。
具体实施方式
[0023]
如图1和图2所示，本实用新型包括取样气室1、设置在取样气室1一侧的安装壳体2、以及设置在安装壳体2内的探测处理机构，所述探测处理机构包括设置在安装壳体2内且向远离取样气室1的方向依次布设的碲锌镉型主探测器3、碲锌镉型反符合探测器4、以及信号处理电路板5，所述安装壳体2与取样气室1之间设置有用于隔离取样气室1和所述探测处理机构的钛膜密封窗，所述碲锌镉型主探测器3和碲锌镉型反符合探测器4的探测端均朝向取样气室1布设，所述信号处理电路板5上集成有与碲锌镉型主探测器3连接的第一前置放大电路和与碲锌镉型反符合探测器4连接的第二前置放大电路。
[0024]
本实施例中，碲锌镉型主探测器3、碲锌镉型反符合探测器4均选用dt
‑
p01碲锌镉平面型探测器，由于所述碲锌镉型主探测器3和碲锌镉型反符合探测器4完全相同，因此其对应的第一前置放大电路和第二前置放大电路也完全相同。
[0025]
需要说明的是，通过设置钛膜密封窗将取样气室1和所述探测处理机构隔离开来，防止探测处理机构受到污染；
[0026]
通过采用温度性能较好的碲锌镉探测器探测惰性气体放射性，使装置能够适应惰性气体5℃～55℃之间的温度变化，简化仪器结构，扩大仪器的环境温度适用范围，使探测结果更加准确。
[0027]
通过设置碲锌镉型主探测器3和碲锌镉型反符合探测器4，碲锌镉型主探测器3探测到β射线和γ射线，由于β射线穿透性不强，碲锌镉型反符合探测器4只能探测到γ射线，通过后续的数据处理即可实现碲锌镉型主探测器3探测数据中的γ本底的反符合扣除，使碲锌镉型主探测器3探测到β射线的数据更加准确，使用效果更好。
[0028]
本实施例中，所述第一前置放大电路与所述第二前置放大电路相同，所述第一前置放大电路包括运算放大器u1和运算放大器u2，所述运算放大器u1的同相输入端接地，运算放大器u1的反相输入端依次经电容c5、电阻r3、电阻r2和电阻r1与高压电源hv连接，电阻r2和电阻r1的连接端经并联的电容c1和电容c2接地，电阻r3和电阻r2的连接端经并联的电容c3和电容c4接地，电容c5和电阻r3的连接端为所述第一前置放大电路的输入端，运算放大器u1的输出端分两路，一路经并联的电容c6和电阻r4与运算放大器u1的反相输入端连接，另一路依次经电容c11和电阻r8与运算放大器u2的同相输入端连接，运算放大器u2的同相输入端经电容c12接地，运算放大器u2的输出端分两路，一路与运算放大器u2的反相输入端连接，另一路与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端为所述第一前置放大电路的输出端。
[0029]
需要说明的是，本实施例中，运算放大器u1选用型号为lf353d的运算放大器，用于对碲锌镉探测器输出的信号进行放大，运算放大器u2选用型号为max4477的运算放大器，运算放大器u2的输出端连接至运算放大器u2的反相输入端，构成电压跟随器，对运算放大器u1输出的信号起到跟随输出的作用。
[0030]
本实施例中，电阻r1和电阻r2的阻值均为470ω，电阻r3、电阻r4和电阻r14的阻值均为1kω，电阻r8的阻值为2kω；电容c1、电容c2、电容c3和电容c4的容值均为10nf，电容c5的容值为100pf，电容c6的容值为1μf，电容c11的容值为100μf，电容c12的容值为200pf，高压电源hv的伏值为45v，运算放大器u1和运算放大器u2的工作电压为
±
5v。
[0031]
其中，电容c1、电容c2、电容c3和电容c4用于对高压电源hv进行滤波，减小纹波影
响。
[0032]
本实施例中，所述取样气室1上设置有进气管7和出气管8，出气管8上设置有抽气泵9，所述进气管7和出气管8分设在取样气室1的两个对角上，所述进气管7靠近安装壳体2布设。
[0033]
本实施例中，所述安装壳体2上设置有航空插头10、航空插头10的一端穿过安装壳体2伸入至安装壳体2内，信号处理电路板5通过航空插头10与计算机连接。
[0034]
本实施例中，所述航空插头10选用五芯航空插头，航空插头10与计算机之间通过电缆连接，信号处理电路板5上还集成有与第一前置放大电路和第二前置放大电路连接的微控制器以及与所述微控制器连接的通信模块，航空插头10穿过安装壳体2伸入至安装壳体2内与所述通信模块连接，所述微控制器选用采用c8051f124微控制器，所述通信模块采用max485芯片。
[0035]
本实施例中，所述碲锌镉型主探测器3的探测端抵接在钛膜密封窗上。
[0036]
需要说明的是，β射线和γ射线穿过钛膜密封窗后，碲锌镉型主探测器3中产生脉冲信号，碲锌镉型主探测器3的探测端抵接在钛膜密封窗以保证测量结果的准确性。
[0037]
本实施例中，所述钛膜密封窗包括钛膜安装框架6和安装在钛膜安装框架6内的钛膜12，钛膜安装框架6均与取样气室1和安装壳体2可拆卸连接。
[0038]
本实用新型在使用时，抽气泵9将含有惰性气体的空气以恒定速率抽取到取样气室1内，由正对取样气室1的碲锌镉型主探测器3和碲锌镉型反符合探测器4测量取样气室1内的惰性气体的β放射性，碲锌镉型主探测器3探测取样气室1内的惰性气体衰变后产生的β射线和γ射线，由于β射线穿透性不强，碲锌镉型反符合探测器4只能探测到γ射线，通过后续的数据处理即可实现碲锌镉型主探测器3探测数据中的γ本底的反符合扣除，使碲锌镉型主探测器3探测到β射线的数据更加准确，通过信号处理电路板5对探测器的输出信号进行初步处理和放大，使探测器输出信号的抗干扰能力更强。
[0039]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。