[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

说明书

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种基于闪烁晶体的低温温度计及其温度标定以及测量方法。包括测温模块、电源模块、信号收集及计算模块及数据采集及显示模块；测温模块包括遮光罩及位于遮光罩内从下至上依次同轴耦合的光电器件及信号放大模块、闪烁晶体、放射性同位素源、金属片、闪烁晶体及光电器件及信号放大模块；电源模块分别与上下两个光电器件及信号放大模块连接；信号收集及计算模块的输入端分别与上下两个光电器件及信号放大模块的输出端连接；信号收集及计算模块的输出端与数据采集及显示模块连接。为宇宙中的极端低温环境下的温度探测，提供了一种新的解决方案。

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种基于闪烁晶体的低温温度计。

背景技术

温度是最基本的物理量纲之一，是评估物质以及环境的重要属性，在生产生活中也是不可缺少的存在，因此对温度的有效监测是及其必要的。作为能实现对温度进行监测的器材，温度计被广泛应用于生产生活以及科学研究中。近年来，随着人们对宇宙的探索的不断推进，需要能够在宇宙极端环境，特别是极端低温环境下探测的温度计。

对于宇宙极端环境的温度探测来说，在极端低温以及强辐射环境下长时间工作的鲁棒性，以及对低温的探测准确性尤为重要。这需要温度计耐辐照、耐低温、同时在低温下也有足够高的灵敏度，也就是说信号应该随着温度的降低增强，而不是减弱。

常用的温度计可以分为气体温度计、电阻温度计、红外温度计、温差电偶温度计、高温温度计、指针式温度计、玻璃管温度计等，这些温度计各有各的优势，却都有一个劣势，即在极端低温下，往往不能良好工作，同时宇宙中的极端辐射环境容易对其工作状态产生影响。这是和他们测温的原理有关的：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象为原理的温度计，在极端低温下介质液化或者固化之后，体积变化减小，将降低灵敏度；利用热电效应为原理的温度计，对元件之间的电路连接有很高要求，限制了它在复杂环境下的使用且热辐射在温度极低的情况下，是很难探测到的；因此对于宇宙中的极端低温环境下的温度探测，需要新的解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够在极端低温环境下实现良好温度探测的基于闪烁晶体的低温温度计，同时提供一种基于该温度计的温度标定以及温度测量方法。

闪烁晶体作为能够产生闪烁信号的物体，在辐射探测领域已经有了很多应用。但是闪烁晶体在辐射探测领域的应用，绝大部分是在常温环境下进行，极少在极低温下进行，闪烁晶体在低温下的应用潜力很少被发掘。

很多闪烁晶体在低温下，由于温度降低，晶格的热运动减弱，热运动带来的能量消耗显著降低，使得能量能够更多的以闪烁光的形式进行输出，而且温度越低，光输出信号越强(见图1)。拥有这样的特性的闪烁晶体在作为低温温度计的应用方面，相对于其他温度计有着天然的优势。同时，目前利用闪烁体在低温下的发光随温度变化为原理而制成的低温温度计尚未见报道。

本发明的技术解决方案是提供一种基于闪烁晶体的低温温度计，其特殊之处在于：包括测温模块、电源模块、信号收集及计算模块及数据采集及显示模块；

上述测温模块包括遮光罩及位于遮光罩内从下至上依次同轴耦合的光电器件及信号放大模块、闪烁晶体、放射性同位素源、金属片、闪烁晶体及光电器件及信号放大模块；

上述电源模块分别与上下两个光电器件及信号放大模块连接；

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

上述信号收集及计算模块的输出端与数据采集及显示模块连接。

闪烁晶体在上下两面均有存在，其中与放射性同位素源直接接触耦合的闪烁晶体作用是接受环境与放射性同位素源的辐射，并转换为光信号；与金属片直接接触的闪烁晶体的作用为接受环境中的辐射，并将辐射信号转化为光信号，这样将两个闪烁晶体的信号进行处理，就能得到放射性同位素的辐射的信号大小。