[发明专利]基于闪烁晶体的低温温度计及其温度标定以及测量方法

权利要求书

1.一种基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：包括测温模块、电源模块(5)、信号收集及计算模块(4)及数据采集及显示模块(8)；

所述测温模块包括遮光罩(6)及位于遮光罩(6)内从下至上依次同轴耦合的光电器件及信号放大模块(3)、闪烁晶体(2)、放射性同位素源(1)、金属片(7)、闪烁晶体(2)及光电器件及信号放大模块(3)；

所述电源模块(5)分别与上下两个光电器件及信号放大模块(3)连接；

所述信号收集及计算模块(4)的输入端分别与上下两个光电器件及信号放大模块(3)的输出端连接；

所述信号收集及计算模块(4)的输出端与数据采集及显示模块(8)连接。

2.根据权利要求1所述的基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：闪烁晶体(2)材料为禁带宽度大于2.2eV的半导体。

3.根据权利要求2所述的基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：所述放射性同位素源(1)为膜状，其横向尺寸小于闪烁晶体(2)、光电器件及信号放大模块(3)及金属片(7)的横向尺寸。

4.根据权利要求3所述的基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：闪烁晶体(2)、光电器件及信号放大模块(3)以及金属片(7)的横向尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：放射性同位素源(1)为重离子同位素源，产生的粒子能够在闪烁晶体(2)中全部沉积能量并使闪烁晶体(2)发光，同时不能穿透金属片(7)；放射性同位素源(1)的活度大于1000Bq。

6.根据权利要求5所述的基于闪烁晶体的低温温度计，其特征在于：放射性同位素源(1)的厚度低于100μm；闪烁晶体(2)的厚度为1～5mm；金属片(7)厚度为0.2～2mm。

7.标定权利要求1-6任一所述基于闪烁晶体的低温温度计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将测温模块置于低温室(9)中；

步骤二：对低温室(9)内抽真空，真空抽至低温室(9)内气压低于1×10^-4Pa后，开启电源模块(5)，对光电器件及信号放大模块(3)施加电压，使其进入工作模式；

步骤三：记录信号收集及计算模块(4)上显示的信号数据以及低温室(9)显示的温度；

步骤四：操作低温室(9)，控制低温室(9)内的温度，使得系统工作在不同温度环境下，记录不同温度下信号收集及计算模块(4)上对应的信号数据，确定信号强度随温度降低的单调上升的关系，使得信号数据与温度对应起来；

步骤五：保持气压不变，恢复常温，并重复步骤三、步骤四，保证获得的信号数据与温度的关系可信；

步骤六：将步骤五中的信号数据与温度的关系输入到数据采集及显示模块(8)，并在程序中进行设置使之能够根据使用时间以及放射性同位素源(1)的衰减情况进行修正，使得数据采集及显示模块(8)能够正确输出温度数据。

8.根据权利要求7所述的标定权利要求1-6任一所述基于闪烁晶体的低温温度计的方法，其特征在于：

步骤三中信号收集及计算模块(4)的信号收集方式取决于放射性同位素源(1)的活度，当放射性同位素源(1)的活度小于设定值时，信号收集及计算模块(4)处于脉冲工作模式；当放射性同位素源(1)的活度大于设定值时，将信号收集及计算模块(4)调整为电流工作模式。

9.利用权利要求1-6任一所述基于闪烁晶体的低温温度计的温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：与放射性同位素源(1)直接接触耦合的闪烁晶体(2)接受环境与放射性同位素源(1)的辐射，并转换为光信号；与金属片(7)直接接触的闪烁晶体(2)接受环境中的辐射，并将辐射信号转化为光信号；

步骤二：信号收集及计算模块(4)将步骤一中的两路光信号进行收集，并相减得出净信号；

步骤三：数据采集及显示模块(8)将信号收集及计算模块(4)输出的净信号进行统计，并换算成温度数据进行显示或者输出。

10.根据权利要求9所述的利用权利要求1-6任一所述基于闪烁晶体的低温温度计的温度测量方法，其特征在于：步骤二中信号收集及计算模块(4)的信号收集方式取决于放射性同位素源(1)的活度，当放射性同位素源(1)的活度小于设定值时，信号收集及计算模块(4)处于脉冲工作模式；当放射性同位素源(1)的活度大于设定值时，将信号收集及计算模块(4)调整为电流工作模式。