[发明专利]用于中断模式离子腔室的系统和方法

说明书

描述了系统的实施例，其包括通过簧片开关与电荷放大器电路电耦合的电离腔室。本文中所描述的所述实施例的所述簧片开关基本上不产生泄漏电流并且将所述电荷放大器与所述电离腔室电隔离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月16日申请的美国临时专利申请第62/520,781号的权益。本申请的内容以其全文引用的方式并入。

技术领域

本发明大体针对一种改进的电离腔室和操作方法。

背景技术

通常应了解，电离腔室为相对简单的并且广泛地用于检测和测量某些类型的电离辐射，所述电离辐射包含X-射线、伽玛射线、中子和β粒子。电离腔室的典型实施例收集通过施加电场并且暴露于电离辐射而在气体内进行电离产生的电荷。已知电离腔室在例如具有高度振动和/或温度应力的具有挑战性的环境中可靠地操作，并且电离腔室通常在广泛范围的能量内提供均匀的响应。举例来说，电离腔室由于其尤其在具有挑战性环境中的一般的准确度和可靠性特性而广泛地用于核电行业、研究实验室、射线照相术、放射生物学和环境监测中。然而，当前可用的电离腔室设计通常在测量极低电流，例如低至毫微安培(fA)范围的电流时，表现不佳。不同于比例或盖革计数器，电离腔室设计不会在内部放大信号，也不会生成具有相对高电流的短脉冲，从而产生极低输出电流。

举例来说，电离腔室已经用于石油和天然气行业中，以用于密度测量应用，所述密度测量应用需要输出最小阈值的电流以用于可靠检测。此外，现在在石油和天然气行业中通常使用比以前使用的直径更大且壁厚度更大的管道以改进效率以及可靠性和安全性。这会导致用于电离腔室测量的信号程度降低，所述程度可比以前降低约10倍。此外，在一些应用中，在fA范围内获得准确测量甚至更加困难，例如受可用辐射源大小限制的应用(例如，一些站点受到授予核源的站点许可证的限制，所述核源可在约200毫居里(mCi)的范围内)。

因此，需要测量系统的改进的设计，其以相对简单并且便宜的方式改进信号质量和稳定性。

发明内容

本文关于说明性、非限制性实施方案来描述解决这些和其它需求的系统、方法和产品。各种替代方案、修改和等效物是可能的。

描述了系统的实施例，其包括通过簧片开关与电荷放大器电路电耦合的电离腔室。本文中所描述的实施例的簧片开关基本上不产生泄漏电流并且将电荷放大器与电离腔室电隔离。

在一些实施方案中，电离腔室包括辐射源并且其中可配置成测量低至约10fA的电流，这对于某些类型的测量是重要的。并且，在一些状况下，电荷放大器包含配置成将电容器电荷重置为约零的开关，其可在接通时产生电荷注入，从而产生非零电容器电荷。为了抵消非零电容器电荷的影响，电荷放大器可包含额外高增益反馈回路。

此外，在一些实施方案中，电荷放大器包括至少1000的增益范围，并且可在例如约-40℃到约+75℃的范围的广泛温度范围内操作。

并且，描述校正来自电离腔室的信号的方法的实施例，其包括(a)接通将电离腔室电耦合到电荷放大器的簧片开关以测量包括来自电荷放大器的泄漏电流的背景信号；(b)断开所述簧片开关以测量包括背景信号和来自电离腔室的信号的总信号；及(c)通过从总信号减去背景信号来计算经过校正的信号。

在一些实施方案中，当系统在操作中时，所述方法重复步骤(a)到(c)。并且，在相同或替代性实施例中，泄漏电流包括来自开关和放大器的电流。