一種α、β射線探測器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種a、β射線探測器，特別是涉及一種薄片塑料閃爍體與光電倍增管組合形式的a、β射線探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]a、β射線探測器是人員全身a、β污染監(jiān)測儀、手足a、β污染監(jiān)測儀等的傳感器，能快速地檢測到被測人體表面沾染的α、β射線，以判別人員是否受到放射性污染。主要應用于核電站、核處理廠、核倉庫等放射性工作場所的人身污染監(jiān)控等方面。
[0003]薄片塑料閃爍體與光電倍增管組合形式的a、β射線探測器的原理是:射線進入薄片閃爍體時，閃爍體的原子或分子被電離或激發(fā)，退激時，一部分電離或激發(fā)能量以光輻射形式釋放，形成閃爍光，閃爍光的一部分通過光屏蔽暗室被收集到光電倍增管的陰極上，光子被陰極吸收后產(chǎn)生光電子，光電子在倍增級作用下倍增，最終被陽極吸收產(chǎn)生電流信號，電流信號經(jīng)過電路被轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過放大和比較電路，產(chǎn)生并輸出一個TTL脈沖，后續(xù)的單片機電路獲此脈沖，并將脈沖計數(shù)值通過串口向上位機發(fā)送，通過上位機所顯示的脈沖計數(shù)值可以比較準確的了解閃爍體所發(fā)出的閃爍光的光子個數(shù)。光子個數(shù)又與射線種類、能量、活度、與探測器的距離等有關(guān)。
[0004]由于a、β射線(尤其是低能a、β射線，如14C)的射程有限，穿透力弱，所以在進行α、β射線探測時，為了達到理想的探測效率，要求探測器與測量對象的距離盡量近，探測器窗口避光材料的面密度盡量低，保護罩柵格對a、β射線的遮擋面積盡量小。
[0005]實際操作時，往往將被測物貼在探測器表面，窗口避光材料選擇聚乙烯鍍鋁薄膜。聚乙烯鍍鋁薄膜厚度一般小于5 μ m,在使用過程中會發(fā)生被外物劃傷的情況，導致探測器避光效果失效。此時需要更換鍍鋁薄膜，因此要求探測器的維修保養(yǎng)要方便。
[0006]以往的探測器，薄片塑料閃爍體、避光膜、探測器殼體、保護罩四者之間為硬接觸，為了達到理想的避光效果，在裝配時采用黑色液體硅膠對這四者接觸邊緣的縫隙進行一次性密封，再次開啟探測器時比較困難，不利于現(xiàn)場維修，同時薄膜和殼體也遭破壞，難于回收再利用，導致浪費。
[0007]以往探測器的保護罩柵格采用帶若干正方形孔的薄金屬板，本身的射線透過率受沖孔工藝限制不可能做的很高(〈60% )，這樣使探測器的有效探測面積大幅降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維修性好、裝配周期短、適合現(xiàn)場維護、有效探測面積大的a、β射線探測器。
[0009]本發(fā)明一種a、β射線探測器包括探測器殼體、光屏蔽組合體、保護罩、光電倍增管；探測器殼體探測窗口側(cè)壁上留有止口，光屏蔽組合體放置在止口上，保護罩側(cè)面四周的內(nèi)沿卡扣與探測器殼體外沿卡扣卡緊；光屏蔽組合體包括薄片塑料閃爍體、避光膜、黑色硅膠圈，具體連接方式為:將避光膜包裹固定在薄片塑料閃爍體探測面的外表面、側(cè)面一周及內(nèi)表面邊緣上，黑色硅膠圈將已包裹避光膜的薄片塑料閃爍體邊緣夾住，黑色硅膠圈下部的凸臺a與探測窗口側(cè)壁頂部的凹槽a有4°?6°的拔模角度，凸臺a與凹槽a緊密貼合；保護罩的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)為蜂窩狀六角形柵格，不銹鋼紗網(wǎng)位于六角形柵格高度方向的中間位置，不銹鋼紗網(wǎng)長度、寬度與保護罩正面長度、寬度相同，六角形柵格柵格寬度b=lmm、高度h=2mm、孔徑k=23.2mm ;不銹鋼紗網(wǎng)絲徑t=0.13mm、孔徑a = 1.4mm,射線垂直入射通過保護罩的透過率為75% ;光電倍增管通過探測器殼體側(cè)壁斜面上的“涵洞”管插入探測器殼體內(nèi)，探測器殼體四壁均設計有斜面a、斜面b、斜面C、斜面d，探測器殼體底面有小斜面a、小斜面b，斜面法向均指向光電倍增管陰極方向，光電倍增管焊接在電路板上，電路板通過螺栓固定在端蓋內(nèi)部，探測器殼體與電路窗口的接觸面開有凹槽b，端蓋四壁頂部設有凸臺b，凸臺b與凹槽b相匹配，凹槽b內(nèi)放置矩形黑色橡膠圈，端蓋通過螺釘壓緊固定在探測器殼體上，光電倍增管的電源線通過端蓋上的過線孔引出，電源線與過線孔之間用真空封泥密封。光電倍增管的電源線通過端蓋上的過線孔引出，電源線與過線孔之間用真空封泥密封。
[0010]本發(fā)明黑色硅膠圈為長方形，由模具注塑成型，具有一定的彈性，總長度比薄片塑料閃爍體周長略小，截面為C形，利用C形開口和硅膠圈自身彈性將已包裹避光膜的閃爍體邊緣夾住，從而組成閃爍光屏蔽組合體。組合體底部的凸臺a(位于黑色硅膠圈下部)置于探測窗口側(cè)壁頂部的凹槽a內(nèi)，目的有兩個，一是加強對組合體的側(cè)向定位，二是通過迷宮接觸實現(xiàn)避光。保護罩通過內(nèi)沿卡扣(陰)與探測窗口外沿卡扣(陽)連接，對組合體正向壓緊并定位。探測窗口的避光主要依靠黑色硅膠圈與其他零件(避光膜、探測窗口側(cè)壁、保護罩)的彈性接觸實現(xiàn)。
[0011]本發(fā)明電路窗口位于探測器殼體的側(cè)面，與探測窗口垂直。光電倍增管可以通過電路窗口插入探測器殼體內(nèi)進行探測，方便安裝和維護。光電倍增管固定在電路板上，電路板安裝在端蓋(一面開口的長方形殼體)內(nèi)部，兩者通過螺栓連接。端蓋長寬尺寸比電路窗口長寬尺寸大，可以完全覆蓋電路窗口，兩者同樣通過螺栓連接。端蓋與電路窗口的接觸面開有凹槽b (位于電路窗口四周)和凸臺b (位于端蓋四壁頂部)，凹槽b深度比凸臺b高度尺寸稍大，凹槽b內(nèi)放置矩形黑色橡膠圈(橫截面為圓形)，當端蓋與電路窗口端面壓緊時，橡膠圈產(chǎn)生形變，起到避光的作用。光電倍增管的電源線(兼用作信號線)通過端蓋上的過線孔引出，電源線與過線孔之間用真空封泥密封避光。
[0012]本發(fā)明將探測器殼體四壁均設計為斜面，探測器殼體底面同樣設計有兩個小斜面，使底面呈碗狀。塑料閃爍體的發(fā)光衰減時間為2.8ns，在空氣介質(zhì)中的最大行程為0.84m。減小光在探測器殼體內(nèi)的反射次數(shù)對于提高探測效率有重要意義。從幾何結(jié)構(gòu)考慮，斜面法向均指向光電倍增管陰極方向，能夠使光子快速聚集，增加一次反射光電倍增管吸收光能量的比例。另一方面，金屬鍍層對于法向反射光有最大的能量反射比。例如:法向反射比45°斜反射時反射比要高約5%。光電倍增管除了光陰極之外，其余部分吸收光子會損失光子數(shù)量，因此在安裝光電倍增管的側(cè)壁斜面上設計有“涵洞”管，利用“涵洞”管將光電倍增管陰極以外的部分遮蔽。
[0013]探測器保護罩可以在一定程度上起到保護避光膜(鍍鋁薄膜)的作用，但是保護罩柵格對α、β射線的入射有一定程度的遮擋。
[0014]本發(fā)明所述的不銹鋼紗網(wǎng)黏貼或熱敷固定在保護罩的內(nèi)表面上。
[0015]本發(fā)明探測器保護罩由注塑工藝一次成型，注塑時將紗網(wǎng)平鋪在柵格中間，六角形柵格與不銹鋼紗網(wǎng)的組合射線垂直入射的透過率大于75%。這種保護罩主要用于避光膜易損傷的探測環(huán)境(如手部探測)。
[0016]本發(fā)明所述的探測器殼體內(nèi)表面層和“涵洞”管外表面層為鋁。
[0017]本發(fā)明通過在探測器殼體(通過模具由黑色ABS注塑工藝成型)內(nèi)表面鍍鋁膜(采用真空鍍工藝)提高閃爍光反射系數(shù)。閃爍光最強發(fā)射波長(光譜峰位)為423nm，鍍鋁膜的能量反射比(反射能量與入射能量之比)在閃爍光光譜范圍內(nèi)均大于0.9。與其它金屬鍍膜(銅、金、銀、鎳等)相比，在此能譜范圍內(nèi)能量反射比更大，加工工藝成熟，價格低廉
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[0018]本發(fā)明所述的黑色硅膠圈與探測窗口形狀一致，總長度比薄片塑料閃爍體周長小，截面為C形；黑色橡膠圈橫截面為圓形。
[0019]本發(fā)明所述的避光膜為兩層、三層或四層。
[0020]本發(fā)明所述的探測窗口為矩形、方形或圓形。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、薄片塑料閃爍體、避光膜、黑色硅膠圈組成的閃爍光屏蔽組合體，裝配工藝簡單，裝配周期短，各個零部件可以反復利用，非常適合現(xiàn)場維修?？朔藗鹘y(tǒng)探測器維修成本高，維修周期長的缺點。
[0023]2、探測器避光方法可靠性高，抗震動，避光效果好，本發(fā)明探測器避光方法的本底計數(shù)可以達到光學暗室的水平。
[0024]3、探測器電路窗口安裝端蓋后，端蓋頂部不超過探測窗口最大外沿。在多個探測器排列組合使用時，可最大限度減少兩個探測器之間的“死區(qū)”面積，增大有效探測面積。
[0025]4、探測器聚光方法中鍍層反射效率高，適合閃爍光能譜范圍。多個斜面的設計方式能夠使閃爍光快速聚集到光電倍增管的陰極，減少光衰減前在殼體內(nèi)的反射次數(shù)。
[0026]5、探測器增透方法中采用的六角形柵格保護罩，射線透過率較傳統(tǒng)探測器的正方形柵格有了大幅度的提高。六角形柵格與不銹鋼紗網(wǎng)組合保護罩，與傳統(tǒng)探測器相比，射線透過率也有提高，而且與被測物的探測距離更近，非常適合各種復雜環(huán)境下的探測。
【附圖說明】
[0027]圖1 α、β射線探測器探測窗口剖視圖
[0028]圖2圖1中A點局部放大圖
[0029]圖3 α、β射線探測器電路窗口剖視圖
[0030]圖4圖3中B點局部放大圖
[0031]圖5圖3中C點局部放大圖
[0032]圖6探測器殼體探測窗口俯視圖
[0033]圖7第一種保護罩俯視圖
[0034]圖8第二種保護罩俯視圖
[0035]圖9保護罩剖面圖
[0036]圖10圖9中D點局部放大圖
[0037]其中:1.探測器殼體；2.黑色硅膠圈；3.薄片塑料閃爍體；4.保護罩；5.避光膜；6.外沿卡扣；7.內(nèi)