一種低本底γ譜儀的組合屏蔽室的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種低本底γ譜儀的組合屏蔽室，屬于樣品測量設備【技術領域】，主要包括：底座、拖車、屏蔽墻、探測器的制冷設備和冷指，以及側開口固定屏蔽室；拖車通過機械傳動在底座上進行直線運動；探測器的制冷設備及屏蔽墻依次固定在拖車上，屏蔽墻固定在拖車上靠近側開口固定屏蔽室的一端，屏蔽墻下部開有一通孔，冷指穿過該通孔并與屏蔽墻密封；該冷指一端與制冷設備相連，另一端連接探測器，樣品放置在探測器上；拖車帶動屏蔽墻運動，與固定屏蔽室組合成一個封閉的屏蔽腔。本發明利用不完全屏蔽室，采用拖車移動的方式，組合成一個抽屜型屏蔽結構，解決了低本底反符合γ譜儀不利于換樣、不方便人員操作的實際問題，有效地提高了效率。
【專利說明】一種低本底Y譜儀的組合屏蔽室
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境監測、樣品測量設備【技術領域】，特別涉及一種低本底Y譜儀的組合屏蔽室的結構設計。
【背景技術】
[0002]低本底Y譜儀廣泛用于環境樣品，如水樣、生物樣品的Y核素分析測量中，是目前環境監測中Y核素能譜分析最常用的儀器。低本底Y譜儀通常由四個部分組成:
[0003]1.y射線探測器(以下簡稱探測器)。探測器通常是高純鍺探測器，或者Ge (Li)探測器，也可能是NaI (Tl)閃爍體探測器。目前，在環境樣品Y能譜測量領域中，高純鍺探測器基本是主流。
[0004]2.屏蔽室。探測器通常置于至少IOcm厚度鉛當量的金屬制成的外輻射屏蔽室中，通常要求內壁距離探測器靈敏體積表面的距離至少為13cm。如果屏蔽室是由鉛或鉛襯里，并且內壁與探測器的距離小于25cm是，鉛屏蔽室的內表面應有原子序數逐漸遞減的多層內屏蔽。內襯由厚2?3_有機玻璃、0.4_的銅及1.6_的鎘或錫組成。屏蔽室應有一個門或孔，以便放取樣品。
[0005]3.電子學系統。電子學系統包括高壓電源、前置放大器、譜學放大器、多道脈沖幅度分析器等；
[0006]4.數據處理系統。包括計算機、譜分析軟件等。
[0007]目前，低本底Y譜儀的探測器基本上采用高純鍺探測器，屏蔽室以鉛為主要屏蔽體物。屏蔽室是低本底Y譜儀的重要組成結構，對低本底譜儀整體性能具有重要影響。常見低本底Y譜儀的屏蔽室結構可以分為:
[0008]1.頂開蓋鉛屏蔽室結構
[0009]圖1給出的是頂開蓋鉛屏蔽室的典型結構，也是當前低本底Y譜儀鉛屏蔽室的常見結構。在該結構中，鉛作為主要的屏蔽材料，做成一個中空的圓柱體11，探測器從底部或側面的空洞14伸入到鉛屏蔽體的空腔13中，再用鉛做成一個可閉合的頂蓋12 (可分為2部分打開，也可以作為一個整體移動)，安裝在鉛屏蔽體的圓柱體11上方。頂蓋12分為固定部分12-1和移動部分12-2，移動部分可以采用滑動或升降的方式進行開蓋操作。為了減少鉛屏蔽體11上的空洞14的外部輻射影響，通常再單獨做一個鉛底座或鉛環，在探測器深入到屏蔽空腔13后填入到空洞14中，從而進一步減少外部輻射影響。當進行換樣操作時，把頂部的鉛屏蔽蓋12打開，在屏蔽空腔13內進行換樣操作。由于樣品一般都放置在探測器的頭部，因此頂部開蓋方式換樣比較方便。
[0010]2.側開蓋屏蔽室
[0011]為了能方便換取樣品，還能在鉛屏蔽室的側面進行開蓋操作，這個方式叫做側開蓋方式。圖2給出一個低本底Y譜儀側開蓋鉛屏蔽室的結構示意圖。在該結構中，在該結構中，鉛作為主要的屏蔽材料，做成一個中空的側壁不完整的圓柱體21，探測器從底部空洞24-1或側面的空洞24-2伸入到鉛屏蔽體的空腔22中，再用鉛做成一個可開啟的側蓋23，側蓋23通過轉軸與鉛圓柱體21鏈接，構成一個完整的鉛屏蔽體。通常單獨做一個鉛底座或鉛環，在探測器深入到屏蔽空腔22后填入到空洞24中，進一步減少外部輻射影響。當進行換樣操作時，把側面鉛屏蔽蓋23打開，在屏蔽空腔22內進行換樣操作。
[0012]以上兩種方式是常見的低本底Y譜儀鉛屏蔽結構。還有一種把頂開蓋和側開蓋組合在一起的屏蔽鉛室。這種方式能改變大體積的樣品換樣操作，如大體積馬林杯液體樣品換樣操作等。
[0013]不管是頂開蓋還是側開蓋屏蔽室結構，或者兩者組合的屏蔽室結構，均能滿足低本底測量的一般性需求。但是，當利用多個探測器組成低本底反符合Y譜儀的時候，例如，組成低本底反康普頓Y譜儀或低本底反宇宙線Y譜儀的時候，以上2種結構或其組合都會導致低本底Y譜儀屏蔽室結構復雜，換樣步驟繁瑣，人員操作復雜，不方便低本底測量。為此，需要設計一種利于操作的、具有可加性的屏蔽室結構，以滿足低本底反符合Y譜儀要求。
【發明內容】
[0014]本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種低本底Y譜儀的組合型屏蔽室，利用不完全屏蔽室，采用拖車移動的方式，組合成一個抽屜型屏蔽結構，解決了低本底反符合Y譜儀不利于換樣、不方便人員操作的實際問題，有效地提高了效率。
[0015]本發明提出的一種低本底Y譜儀的組合屏蔽室，其特征在于，該組合屏蔽室主要包括:底座、拖車、屏蔽墻、探測器的制冷設備和冷指，以及側開口固定屏蔽室；拖車置于底座的一端，并通過機械傳動在底座上進行直線運動；探測器的制冷設備及屏蔽墻依次固定在拖車上，屏蔽墻固定在拖車上靠近側開口固定屏蔽室的一端，屏蔽墻下部開有一通孔，冷指穿過該通孔并與屏蔽墻密封；該冷指一端與制冷設備相連，另一端連接探測器，樣品放置在探測器上；拖車帶動屏蔽墻運動，與固定屏蔽室組合成一個封閉的屏蔽腔。
[0016]側開口固定屏蔽室與屏蔽墻均由一層或多層屏蔽物組成。
[0017]本發明的特點及有益效果:
[0018]與傳統的屏蔽室結構相比，本發明提出的組合屏蔽室結構具有良好的可加性。例如，對于反宇宙線低本底高純鍺Y譜儀，在底座的空腔部分、側開口固定屏蔽腔的三個側面和頂面、拖車獨立屏蔽墻的外側，分別加入大面積塑料閃爍體，就能組成一個反宇宙線高純鍺Y譜儀，通過拖車的移動，能實現測量樣品的快速、方便換取；對于反康普頓低本底高純鍺Y譜儀，只需要加大屏蔽的內腔尺寸，并把反符合探測器放置在拖車上，其余結構不變，就能組成一個反康普頓低本底高純鍺Y譜儀，并能實現樣品的快速取放。因此，本發明提出的組合屏蔽結構室，實用性更強，在環境監測領域具有廣泛實用性。
[0019]本發明提出的組合型屏蔽室，解決了低本底反符合Y譜儀不利于換樣、不方便人員操作的實際問題，有效地提高了工作效率。通過采用拖車的方式，把高純鍺探測器和一面屏蔽墻進行整體移動，方便了樣品的取放，解決了傳統的反符合低本底高純鍺Y譜儀換樣繁瑣、結構復雜的缺點，具有很好的適用性。
[0020]本發明可以有效解決反符合低本底高純鍺譜儀的標準化設計，同種結構能夠用于低本底高純鍺Y譜儀、反宇宙線低本底高純鍺Y譜儀、反康普頓低本底高純鍺Y譜儀，利于輻射環境監測儀器的多種用途，減少了儀器購置成本和維護成本。【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為已有的一種低本底Y譜儀頂開蓋的鉛屏蔽室結構示意圖；
[0022]圖2為已有的一種低本底Y譜儀側開蓋鉛屏蔽室的結構示意圖，其中，(a)為鉛屏蔽室結構縱向剖示圖，(b)為鉛屏蔽室結構橫向剖示圖；
[0023]圖3為本發明低本底Y譜儀組合型屏蔽室的實施例結構示意圖，其中，Ca)為該組合屏蔽室結構-打開狀態示意圖，(b)為該組合屏蔽室結構-關閉狀態示意圖；
[0024]圖4為本發明的一種用于反宇宙線低本底Y譜儀組合型屏蔽室的實施例結構示意圖，其中，(a)為主視圖，(b)為俯視圖；
[0025]圖5為本發明的一種用于反康普頓低本底Y譜儀組合型屏蔽室的實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本發明提出的一種低本底Y譜儀的組合型屏蔽室，結合附圖及實施例詳細說明如下:
[0027]本發明提出一種低本底Y譜儀的組合屏蔽室，如圖3所示，主要結構包括底座31、拖車32及屏蔽墻33，以及側開口固定屏蔽室34。用于低本底Y譜測量的高純鍺探測器的制冷設備36，通過冷指37和探測器38連接，樣品39放置在探測器38上。拖車32上的屏蔽墻33上開設有一個小孔，供冷指37穿過。拖車32、屏蔽墻33固定成一個可以移動的整體，拖車32通過機械傳動在底座31上進行直線運動。側開口固定屏蔽室34與屏蔽墻33均由一層或多層屏蔽物(如鉛、銅等依次組合)組成。拖車32向右運動，帶動屏蔽墻33，與固定屏蔽室34組合成一個封閉的屏蔽腔35。當需要換樣品時，拖車32向左移動，帶動屏蔽墻33和固定屏蔽室34分開，當探測器38離開固定屏蔽室34時，就可以進行樣品39的換樣操作。
[0028]本發明組合屏蔽室各部件的【具體實施方式】分別說明如下:
[0029]1.底座31由實心鋼板或鋼拍結構組成。本實施例底座由工字鋼組成一個鋼拍31-1，從而形成一個帶空腔31-2的底座，如圖3 (a)所示。根據實際使用需要，能夠在底座的空腔部分31-2填充聚乙烯等輕Z材料實現環境中子的屏蔽，減少地面中子本底的影響；或者在31-2中塞入大面積閃爍體探測器，用來作為反宇宙線屏蔽的底部探測器；底座31也可以完全由IOcm?20cm厚度的鋼板組成，如圖3 (b)所示。
[0030]2.側開口固定屏蔽室34，其主要作用是屏蔽環境Y射線、中子等輻射，創造一個低本底的測量環境。本實施例的屏蔽室是一個中空的長方體(或圓柱體)，屏蔽材料從外到內依次為鉛、聚乙烯、鉛、銅、有機玻璃等，也可由單一屏蔽材料，如鉛或鐵組成。側開口固定屏蔽室34中，有一面側面屏蔽墻全部或部分空缺，從而形成了一個開口的屏蔽腔結構。在側開口屏蔽腔的屏蔽材料中，最外圍的鉛是一個個的鉛塊，靠自身重力而堆積；次之的聚乙烯都是完整的大塊的材料，底面是一整塊聚乙烯，側面的三面也是三塊整塊的聚乙烯，最上面是整塊聚乙烯，這5塊聚乙烯形成一個內部的支撐結構，從而保證了外圍的鉛磚能壘積在上面；在聚乙烯里面又是鉛磚組成的內層鉛屏蔽體；內層鉛塊里面是由高純無氧銅組成的銅盒，銅盒形成一個支撐結構，保證了內層鉛屏蔽體的支撐。根據實際情況，可以在銅盒里面再設置一層有機玻璃。聚乙烯板的厚度不小于IOcm ;銅根據實際情況，厚度不小于5cm。
[0031]3.拖車32:本實施例的拖車32由一塊帶突出舌頭的鋼板組成，通過固定在底座31上的滑軌，拖車32通過絲杠等傳送結構在滑軌上移動。拖車的傳動結構可以采用絲杠和滑軌結合的方法實現。為了保證獨立屏蔽墻的穩定性，拖車上還可以增加一個鋼或銅盒子，把獨立屏蔽墻箍緊；由于側開口固定屏蔽腔帶有屏蔽的底部，拖車上的高純鍺探測器的制冷設備36 (如液氮杜瓦瓶)放置在一個臺架上，該臺架固定住制冷部件。在拖車上，放置著高純鍺探測器38，高純鍺探測器的冷指37穿透拖車上的獨立屏蔽墻33，使得高純鍺探測器38的制冷設備36與高純鍺探測器38被獨立屏蔽墻33所分離，如圖3 (a)所示。當拖車31靠近側開口固定屏蔽腔34時，獨立屏蔽墻33與側開口固定屏蔽腔34形成一個封閉的屏蔽空間35，此時高純鍺探測器38就被帶入到屏蔽空間35內，放置在探測器38上的樣品39就能進行低本底Y能譜測量如圖3 (b)所示；當拖車32離開側開口固定屏蔽室34時，放置在高純鍺探測器38上的樣品39就能方便的取出。
[0032]4.屏蔽墻33，該屏蔽墻33輪廓的形狀和側開口固定屏蔽腔34的缺口保持一致，該屏蔽墻33的材料和固定屏蔽腔34的屏蔽材料組成相同或類似，通過拖車31移動，該屏蔽墻33能夠和側開口固定屏蔽腔34組合，形成一個封閉的屏蔽腔35 ;通過拖車31移動，該屏蔽墻33也能夠與側開口固定屏蔽腔34脫離，從而使得屏蔽體分成獨立的兩個部分。
[0033]本發明提出的組合屏蔽室結構具有良好的可加性，在不改變結構的情況下，能夠適用于反宇宙線低本底Y譜儀和反康普頓低本底Y譜儀。
[0034]本發明的一種用于反宇宙線低本底Y譜儀組合型屏蔽室的實施例結構，如圖4所示，該結構以圖3的組合型屏蔽室的結構為基礎，在屏蔽墻33外側增加反符合探測器41、固定屏蔽室34頂部增加反符合探測器42，側面分別增加3塊反符合探測器43、44和45，底座31增加反符合探測器46，從而與主探測器38構成4 反符合測量系統。根據實際需要，還能在41-46等6個探測器外側再添加屏蔽物。
[0035]本發明的一種用于反康普頓低本底Y譜儀組合型屏蔽室的實施例結構，如圖5所示，該結構以圖3的組合型屏蔽室的結構為基礎，在底座的空腔部分、側開口固定屏蔽腔的三個側面和頂面、拖車獨立屏蔽墻的外側，分別加入大面積塑料閃爍體；在探測器38的底部增加一個底探測器51，周邊增加一個環探測器52，樣品39上增加一個頂探測器53，探測器38與反符合探測器51、52、53共同組成一個反康普頓低本底Y譜儀。環探測器52和頂探測器53，也可能是一個單一的探測器。
【權利要求】
1.一種低本底Y譜儀的組合屏蔽室，其特征在于，該組合屏蔽室主要包括:底座、拖車、屏蔽墻、探測器的制冷設備和冷指，以及側開口固定屏蔽室；拖車置于底座的一端，并通過機械傳動在底座上進行直線運動；探測器的制冷系統及屏蔽墻依次固定在拖車上，屏蔽墻固定在拖車上靠近側開口固定屏蔽室的一端，屏蔽墻下部開有一通孔，冷指穿過該通孔并與屏蔽墻密封；該冷指一端與制冷設備相連，另一端連接探測器，樣品放置在探測器上；拖車帶動屏蔽墻運動，與固定屏蔽室組合成一個封閉的屏蔽腔。
2.如權利要求1所述組合屏蔽室，其特征在于，所述側開口固定屏蔽室與屏蔽墻均由一層或多層屏蔽物組成。
3.如權利要求2所述組合屏蔽室，其特征在于，所述側開口固定屏蔽室是一個中空的長方體或圓柱體，屏蔽材料從外到內依次為鉛、聚乙烯、鉛、銅、有機玻璃所組成，或由單一的鉛或鐵屏蔽材料組成；該側開口固定屏蔽室有一面側面屏蔽墻全部或部分空缺，從而形成了一個開口的屏蔽腔結構。
4.如權利要求3所述組合屏蔽室，其特征在于，所述；在側開口屏蔽腔的屏蔽材料中，最外圍的鉛是一個個的鉛塊，靠自身重力堆積而成；所述聚乙烯是采用整塊材料，形成一個內部的支撐結構；在聚乙烯內側的鉛塊堆積在由高純無氧銅板組成的銅盒支撐結構中，在銅盒里面再設置一層有機玻璃。
5.如權利要求1所述組合屏蔽室，其特征在于，所述拖車由一塊帶突出舌頭的鋼板組成，拖車通過固定在底座上的滑軌及傳送結構在滑軌上移動；該拖車上設有一個用于箍緊屏蔽墻的鋼或銅盒子。
6.如權利要求1所述組合屏蔽室，其特征在于，所述底座由工字鋼組成一個鋼拍，從而形成一個帶空腔的底座。
7.如權利要求1所述組合屏蔽室，其特征在于，在所述屏蔽墻外側增設一塊反符合探測器，頂部增設一塊反符合探測器，側面分別增設3塊反符合探測器，底座增設一塊反符合探測器，以構成一個反宇宙線低本底Y譜儀。
8.如權利要求6所述組合屏蔽室，其特征在于，在所述該底座的空腔部分、側開口固定屏蔽腔的三個側面和頂面、拖車獨立屏蔽墻的外側，分別設置塑料閃爍體；在探測器的底部增設一個底探測器，周邊增加一個環探測器，在樣品上增設一個頂探測器，以構成一個反康普頓低本底Y譜儀。
【文檔編號】G01T1/203GK103675887SQ201310409634
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】程建平, 曾志, 馬豪, 岳騫, 曾鳴, 衣宏昌, 李君利 申請人:清華大學