[发明专利]一种表面放射性测量谱仪以及提高测量精度的方法

说明书

本发明提供了一种表面放射性测量谱仪，包括容器、匀强电场生成部件、电荷读出平面、工作气体以及配套信号处理系统。本发明的待测样品直接放置于密闭的测量容器内部进行测量，样品表面放出的放射性粒子直接与工作气体互相作用，有效避免可能的探测器死层带来的效率损失。本发明还提供了一种利用谱仪探测器记录放射性粒子的径迹，并通过计算机算法进行三维径迹重构的方法。不仅能够通过能量沉积特性判断粒子的类型，还能够通过三维径迹判断粒子的初始位置，以此排除本底数据，提高测量精确度。本发明采用像素读出平面，不受半导体制作工艺的限制，可以提供较大的探测面积。

技术领域

本发明属于核辐射探测器领域，尤其涉及一种表面放射性测量谱仪，以及一种提高表面放射性测量谱仪测量精度的方法。

背景技术

随着科技和工业的发展，普通人在日常生活中能够接触到具有放射性的材料的机会越来越多。主要包括工业建筑材料、装饰性石材、宝石首饰等等。以建筑材料为例，一些建筑材料中含有放射性材料成分，或者能够释放放射性气体及其子体产物，并悬浮在空气中。放射性材料释放出能量较高的α粒子或其他的粒子。如果被人体吸入，则可能对内脏(尤其是肺部)进行照射。在长期的放射性照射下，容易产生肺部的病变，严重的可导致肺癌。大多数家庭居室中自然存在放射性气体氡，这些氡气的主要来源是装修用的石材或板材。石材的放射性核素含量随矿床、所在地等天然条件的不同而有所增减，必须对其进行监测，才能知道是否适合居室装修。放射性检测手段之一是将样品做成薄片，测量其表面放出的带电粒子。

在现有技术中，测量材料表面放射性的探测器主要包括半导体类、闪烁体类以及气体电离类。

1、半导体探测器的主要原理是通过半导体探测器直接捕获放射性粒子，放射性粒子在半导体中产生的载流子(电子和空穴)在反向偏压电场下被收集，由产生的电脉冲信号来测量放射性强度。但是，受限于目前的制造工艺，半导体探测器的探测面积通常在30cm²左右，难以达到更大的探测面积。

2、闪烁体类探测器的工作原理是通过放射性粒子轰击到闪烁体上，使闪烁体原子(或分子)电离并激发，在退激过程中发光，经过光电器件(如光电倍增管)将光信号变成可测的电信号来测量核辐射。闪烁计数器分辨时间短、效率高，还可根据电信号的大小测定粒子的能量。但是，闪烁体类探测器需要设置密封窗以密封闪烁体材料，而被测样品处于密封容器外部，放射性粒子在轰击到闪烁体之前已经经过了密封窗的衰减，因此探测效率不高。特别是对于人们更感兴趣的α粒子，因其行程更短，绝大多数情况下都不能穿过密闭窗，从而无法探测。

3、气体电离类探测器通过收集射线在气体中产生的电离电荷来测量放射性强度。气体电离类探测器的计数管工作在电离模式下，来自探测器不同位置的粒子所呈现的脉冲形状可能有所不同，依据此原理，探测器可以鉴别粒子来源，但是并不能对带电粒子的位置进行精确测量，这对其测量灵敏度的进一步提高带来很大的局限性。

因此，本领域技术人员期望研发一种表面放射性测量谱仪，既要能够解决探测面积太小的技术问题，也要能够解决探测精度的技术问题，更要解决对于带电粒子的能量和径迹的同时测量的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种表面放射性测量谱仪，包括容器和探测部件，其特征在于，所述容器为由多个容器壁封闭而成的空间，所述探测部件被设置于所述容器内部。

进一步地，所述探测部件包括像素读出平面，所述像素平面被设置为能够记录带电粒子的平面位置坐标。

进一步地，所述像素读出平面可以根据信号的到达时间先后确定垂直于其方向的相对坐标。

进一步地，待测样品被放置于所述容器内进行测量。

进一步地，还包括电场生成部件，所述电场生成部件被设置于所述容器内部，所述电场生成部件包括阴极板与场笼，所述阴极板与所述场笼配合，生成均匀电场。

进一步地，所述阴极板被设置于所述容器的底部，所述待测样品被设置于所述阴极板上。