[发明专利]一种新型β射线探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型β射线探测装置。

背景技术

随着我国核电站与核技术的不断发展，大量使用的核素会使其周围环境产生β射线等，如果这些β射线产生泄露会对人的皮肤、器官造成辐射损伤，使组织发生病变。因此，对于核电站、乏燃料处理厂及其它涉核环境中的β射线的实时监测十分重要。

目前，β射线探测器主要包括气体电离室探测器、半导体探测器和闪烁探测器。气体电离室探测器一般是用充气正比计数器，但是相对而言它的灵敏度较低、热稳定性差、体积大。半导体探测器是利用入射电子会在半导体物质中损失能量而产生电子-空穴对，而产生的电子-空穴对的数目正比于电子在该物质中损失的能量，它具有线性范围广、制备工艺简单、体积小、应用方便等优点；但是由于半导体探测器大部分是基于硅或高纯锗，要求在77K时使用，无法在高温或野外恶劣环境中正常使用。相比较而言，闪烁探测器是利用电子在固态物质中次级电子的产生这一基本原理工作的，它具有发光衰减时间短、计数率高等优点，可用于快时间、高计数率的测量。

基于这些辐射探测器的远程监控设备主要通过电导线来传输辐射信息，然而电导线在辐射环境下会产生电子噪声，影响辐射信息的远程传输的准确性；另外它们存在着体积庞大、使用条件苛刻等问题，不适合应用于微小体积或密闭空间的探测。因此，有必要开发一种新型远程监测型β射线探测装置，用于密闭环境或高辐射剂量环境的在线监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种新型β射线探测装置，解决现有技术β射线探测器体积大、使用条件苛刻从而不适用于对微小体积或密闭空间进行探测，β射线探测器探头在辐射环境中收集到的β射线辐射信号变弱从而影响探测精度，以及采用电导线传输辐射信息在辐射环境下会产生电子噪声从而影响辐射信息远程传输的准确性的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型β射线探测装置，包括用于将辐射信号转化为光学信号并收集该光学信号后输出的β射线探测探头、输入端与所述β射线探测探头输出端连接用于将β射线探测探头输出的光学信号进行远程传输的抗辐照远程传输光纤、与所述抗辐照远程传输光纤的输出端连接用于将抗辐照远程传输光纤传输过来的光学信号放大并转换为电流脉冲信号输出的光电倍增管、与所述光电倍增管的输出端连接用于将所述光电倍增管输出的电流脉冲信号进行放大整形后输出的前置放大整形电路、以及与所述前置放大整形电路输出端连接用于对前置放大整形电路输出的信号进行存储、分析处理和显示的PC机。

进一步地，所述β射线探测探头包括用于将辐射信号转化为光学信号并收集该光学信号后输出的β射线辐射发光层、以及分别与所述β射线辐射发光层输出端和所述抗辐照远程传输光纤输入端连接的全反射光纤耦合器，所述全反射光纤耦合器将所述β射线辐射发光层输出端的光学信号耦合成平行光输入至所述抗辐照远程传输光纤。

进一步地，所述β射线辐射发光层包括用于将β射线辐射信号转化为光学信号的闪烁体薄膜、覆盖于所述闪烁体薄膜上方由低折射率薄膜构成的反射层、以及覆盖于所述闪烁体薄膜下方由高折射率材料制成的出光层，所述出光层的出光面与所述全反射光纤耦合器连接。

进一步地，所述反射层为低折射率薄膜，所述低折射率薄膜为30nm厚金属铝薄膜或30nm厚金属银薄膜。

进一步地，所述出光层为散射层，所述散射层由高折射率物质以质量分数比为1-10∶100的比例混入硅树脂中制成，所述高折射率物质为直径为0.6mm的ZrO₂小球或直径为6μm的磷光粉。

进一步地，所述出光层为带微透镜阵列的高折射率衬底层，所述高折射率衬底层的出光面设成两个以上半球形微透镜体，并且所有所述微透镜体呈阵列分布，以缩小高折射率衬底层-空气的界面角度，让小于全反射临界角的入射光比例增加，以降低高折射率衬底层到空气的全反射比例，从而提高出光效率。

进一步地，所述光电倍增管为多道光电倍增管，所述β射线探测探头的数量有两个以上并且不多于所述多道光电倍增管的道数，所述抗辐照远程传输光纤的数量与所述β射线探测探头的数量相同并且一一对应，每根所述抗辐照远程传输光纤的输出端分别与所述多道光电倍增管的一道连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：