專利名稱：一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核輻射探測領(lǐng)域，具體涉及輻射防護(hù)領(lǐng)域中環(huán)境氣態(tài)氚的探測方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人類發(fā)現(xiàn)氫的同位素一氚，還不足百年的歷史，從1965年以后，氚才進(jìn)入大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中。氚在醫(yī)學(xué)、科學(xué)研究、工業(yè)尤其核工業(yè)領(lǐng)域有多方面的應(yīng)用，特別是作為核聚變反應(yīng)的主要輕質(zhì)材料，氚是制造聚變核武器不可缺少的核材料。氚是氫唯一的放射性同位素，具有很強(qiáng)的滲透性。氚接觸任何一種材料都會(huì)滲入其中，并在一定時(shí)間以一定的滲透率穿過材料。由于氣極易溶于水，從氣設(shè)施內(nèi)氣工藝系統(tǒng)、氣容器閥門及手套箱中滲入空氣的微量氚以HT、T2狀態(tài)存在，它們被氧化后，可轉(zhuǎn)變成ΗΤΟ、T20狀態(tài)。由于核設(shè)施內(nèi)部氚部件產(chǎn)生的氚滲透、工藝管線表面氚污染、含氚廢氣排放、通風(fēng)換氣及含氚粉塵擴(kuò)散等均能導(dǎo)致人工氚向自然界擴(kuò)散，形成大氣污染，并隨大氣流動(dòng)，在氚設(shè)施附近的局部區(qū)域可形成氚濃度高的煙羽區(qū)。在氚設(shè)施附近區(qū)域內(nèi)的環(huán)境大氣氚濃度與天然本底有顯著區(qū)別。伴隨著核工業(yè)的快速發(fā)展，裂變反應(yīng)堆、熱核材料氚生產(chǎn)和回收設(shè)施，以及核燃料后處理廠是現(xiàn)役核設(shè)施生成和釋放氚的主要方式。氚設(shè)施及相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行的過程中，低濃度的含氚廢氣和廢水會(huì)排放到環(huán)境中。環(huán)境中的氚，除通過空氣和水直接被人攝取外，還可被植物和動(dòng)物吸收,并經(jīng)由這些動(dòng)植物食品傳輸?shù)饺梭w內(nèi)，從而照成內(nèi)輻射。因此,如何有效監(jiān)測環(huán)境中的氣態(tài)氚濃度，成為氚輻射防護(hù)的熱點(diǎn)問題。為了最大程度的避免工作·人員通過呼吸道、皮膚接觸等方式接觸到放射性物質(zhì)，需要及時(shí)監(jiān)測環(huán)境中的氣態(tài)氚濃度。自從1934年發(fā)現(xiàn)氚以來，對于氚的研究、開發(fā)從未停止，相應(yīng)的監(jiān)測防護(hù)技術(shù)也從未停止。但是由于氣態(tài)氚的流動(dòng)性、擴(kuò)散性以及放射性，對氣態(tài)氚儀器或者相應(yīng)方法的要求相對比較高，需要一種高效率、穩(wěn)定性好、并且具有較低本底的測量系統(tǒng)。一些發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行輻射防護(hù)及相關(guān)測量方法的研究工作。在美國，20世紀(jì)50年代，氚的生產(chǎn)與處理過程中輻射防護(hù)的重點(diǎn)是保障操作人員的安全，而70年代開始，除氚系統(tǒng)逐漸被廣泛使用，從而使氚向環(huán)境大氣的排放量大幅度降低。同時(shí)，國外相關(guān)研究單位也在氚的監(jiān)測儀器的開發(fā)方面做了大量工作。如英國Tyne公司在復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及氚治理領(lǐng)域有超過20年的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了 lOOOcc電離室、后端的儀器部分及表面污染測量儀等。法國SDEC公司研制的MARC7000采用正比計(jì)數(shù)管作為探測器，可實(shí)現(xiàn)對空氣中全氚的連續(xù)監(jiān)測。德國Berthold公司生產(chǎn)的LB124便攜式表面污染探測儀可對α，β和Y的表面污染進(jìn)行同時(shí)測量，廣泛使用于探測地板，墻體，桌子，物體，衣物，皮膚等的表面污染。而日本、俄羅斯等國早在80年代進(jìn)行了氣態(tài)、液態(tài)氚測量方法的研究。隨著中國核事業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)，核反應(yīng)堆、核電站、ITER計(jì)劃等的工作環(huán)境中會(huì)存在不同程度的氣態(tài)氚廢氣，中國工程物理研究院、中國輻射防護(hù)院、原子能科學(xué)技術(shù)研究院等重點(diǎn)單位近年來對不同環(huán)境下氚的相關(guān)處理技術(shù)進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究。我國氚監(jiān)測的技術(shù)研究工作始于60年代，當(dāng)時(shí)的重點(diǎn)是核設(shè)施內(nèi)廠房空氣與生產(chǎn)下水中氚的監(jiān)測及對工作人員的安全防護(hù)。境氚監(jiān)測的最早報(bào)道見于70年代末期，80年代由于幾次全國規(guī)模的環(huán)境放射性水平調(diào)查得以重視和發(fā)展。最早在現(xiàn)場投入使用的是中國原子能院研制的5L半圓形流氣式差分電離室，測量室與補(bǔ)償室完全對稱結(jié)合構(gòu)成一個(gè)圓柱體形的雙電離室。70年代初，西安核儀器廠研制出我國第一臺全晶體管化的電容式靜電計(jì)。在水中氚的監(jiān)測方面，原子能院與西安核儀器廠聯(lián)合研制成功我國第一臺FJ-353雙道液體閃爍計(jì)數(shù)器。中國工程物理研究院官銳等在《產(chǎn)氚回路中氚的在線監(jiān)測研究》中描述了一套產(chǎn)氚回路中氚的在線監(jiān)測裝置一流氣式正比計(jì)數(shù)系統(tǒng)。氚的比活度 356TBq/g，它是純?chǔ)螺椛潴w，其射線的最大能量為18. 6keV，平均能量為5. 67keV，半衰期12. 35年，在水中的最大射程69um，平均射程O. 6um，在空氣中的最大射程約5mm，由于β射線與物質(zhì)相互作用的彈性散射，其路程最大可約為20mm，一般的β輻射探測器難于探測，同時(shí)環(huán)境中氣態(tài)氚放射出的β粒子能量相對較低，容易受到天然Y射線及宇宙射線的干擾，有必要在測量過程中有效甄別其它形式的輻射或其它放射性核素，設(shè)計(jì)一種能夠提高低能β探測效率的氣態(tài)氚濃度測量系統(tǒng)。6(Γ70年代，為適應(yīng)我國核工業(yè)發(fā)展的需要，雖然我國的氚防護(hù)與監(jiān)測技術(shù)獲得了很大發(fā)展，成功地研制出一批氚監(jiān)測與刻度裝置，滿足了當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場測量要求。但應(yīng)當(dāng)看至IJ，特別80年代以后，在氚現(xiàn)場防護(hù)監(jiān)測技術(shù)方面，如高靈敏度氚監(jiān)測儀，用于裂變堆監(jiān)測的可甄別惰性氣體的實(shí)時(shí)氚監(jiān)測儀以及可甄別測量HTO — HT的實(shí)時(shí)氚監(jiān)測儀的研制，以及氚監(jiān)測系統(tǒng)的配套方面，與世界先進(jìn)水平相比，有較大差距。目前測量氣態(tài)氚主要采用流氣式差分電離室、正比計(jì)數(shù)管、液體閃爍體測量等方法，其中用長度補(bǔ)償法的內(nèi)充氣式正比計(jì)數(shù)管，是國際公認(rèn)準(zhǔn)確度最高的氣體放射性活度絕對測量裝置。對于采用流氣式差分電離室測氚方法，被測空氣迅速抽入通過離子捕集器，然后進(jìn)入測量室，通過測量產(chǎn)生的微弱電流來實(shí)現(xiàn)氚的測量。對于測氚電離室來講，一個(gè)重要的問題是由于環(huán)境Y外輻射以及宇宙射線所產(chǎn)生的本底。通過差分補(bǔ)償方式雖然降低環(huán)境Y本底的干擾，但對于宇宙射線的干擾，尚未有效進(jìn)行有效的研究。同時(shí)，由于氚衰變產(chǎn)生的β射線的能量很弱，電離產(chǎn)生的離子-電子對數(shù)量極少,對于電離室來說,氚電離產(chǎn)生的電流極微弱，很難被后續(xù)電`路探測，其探測下限會(huì)受到一定影響，因此其只能適合一些高濃度氣態(tài)氚測量的環(huán)境。液體閃爍體測量方法是將空氣中的氣態(tài)氚通過收集累積采樣、電解收集濃縮、液閃測量等步驟，并能得到較好的探測下限?？諝庵械蜐舛菻TO很容易使用液閃計(jì)數(shù)器測量，但關(guān)鍵在于如何有效地把空氣中的HTO轉(zhuǎn)移至閃爍液中，其操作過程復(fù)雜，如果操作不當(dāng)，容易對操作者照成輻射污染，加之閃爍液的成本高，通常是一次性使用，在測量完畢后，需要進(jìn)行特殊處理，這都對實(shí)際工作帶來了諸多不便。同時(shí)也容易受環(huán)境Y本底以及宇宙射線本底的影響，因此液體閃爍體測量方法也受到一定的限制。由于氚β衰變產(chǎn)生的β射線主要為低能射線，而低能的β射線與物質(zhì)相互作用時(shí),其主要的能量損失為電離和激發(fā),其初始電離比度約可達(dá)到7700對離子對，這對氚的探測是極其有利的?；陔暗倪@一性質(zhì)，從系統(tǒng)的探測效率和操作簡易度考慮，科學(xué)家研究了利用正比計(jì)數(shù)器進(jìn)行低能β探測的理論，利用該氣體探測器探測到氚衰變放射出β粒子的百分率可以高達(dá)85、0%，能夠快速、便捷、高效地實(shí)現(xiàn)環(huán)境中氣態(tài)氚濃度的測量。[0011]雖然正比計(jì)數(shù)管體積小，探測效率高，對某些形式的氚如HT可有較高的探測靈敏度。但正比計(jì)數(shù)器要工作在相應(yīng)的工作氣體中，當(dāng)其中混入過多的含氚環(huán)境空氣時(shí)，會(huì)影響其探測性能，因此只能在工作氣體中混入一定比例的含氚環(huán)境空氣，實(shí)驗(yàn)研究表明，含氚環(huán)境的空氣在正比計(jì)數(shù)器工作氣體中所占比值小于1%時(shí)，基本上不會(huì)對探測器探測性能照成影響。這必然影響正比計(jì)數(shù)器的有效氣體探測體積，從而影響探測靈敏度。1968年，恰帕克等人在歐洲粒子物理研究中心(CERN)研制出第一臺多絲正比室(MWPC),實(shí)現(xiàn)了氣體探測器在粒子徑跡測量技術(shù)上的突破。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，多絲正比室具有計(jì)數(shù)率高、位置分辨精度高、靈敏探測體積大等特點(diǎn)，它不僅在粒子物理實(shí)驗(yàn)，而且在天文物理、固體物理、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)物理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。MWPC的探測效率取決于絲室中產(chǎn)生并被收集到的電離離子對數(shù)，典型的多絲室對于最小電離粒子的探測效率一般可高達(dá)99%。由于多絲正比室與正比計(jì)數(shù)器具有相同的氣態(tài)氚探測原理，鑒于正比計(jì)數(shù)管對氣態(tài)氚的研究結(jié)果，同時(shí)針對氣態(tài)氚的性質(zhì)特點(diǎn)，可使用多絲正比室作為環(huán)境氣態(tài)氚的探測器，這可以有效的增加探測器對氣態(tài)氚的有效氣體探測體積，從而提聞氣態(tài)氣的探測靈敏度。目如尚未發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外有過使用MWPC應(yīng)用與氣態(tài)氣探測的研究，因此本實(shí)用新型具有創(chuàng)新性。環(huán)境本底干擾主要是宇宙高能射線以及環(huán)境Y本底，多絲正比室對宇宙射線的高探測效率，可以采用MWPC多層絲符合法消除宇宙射線的影響，同時(shí)也削弱高能環(huán)境Y輻射本底的影響，而Y射線不帶電，多絲正比室對其探測效率本來就較低，因此，能保證較低的環(huán)境Y輻射本底。同時(shí)針對 宇宙射線與環(huán)境本底Y在MWPC形成的信號特點(diǎn)以及氣態(tài)氚在MWPC形成的信號特點(diǎn)，可用核信號數(shù)字化處理技術(shù)，獲得氣態(tài)氚特征信號，從而進(jìn)一步消除環(huán)境本底的影響。目前新一代世界能源一氣的監(jiān)測與控制已成為一個(gè)新的專門研究領(lǐng)域。隨著我國受控?zé)岷司圩冄芯课镆?guī)模的擴(kuò)大，對于氚對環(huán)境安全與操作人員防護(hù)問題，會(huì)受到很高的重視，氚監(jiān)測技術(shù)必將會(huì)又一次得到新的重視和發(fā)展。因此本實(shí)用新型是符合我國核工業(yè)發(fā)展的需要，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對氣態(tài)氚測量儀器方法要求相對比較高，需高效率、穩(wěn)定性好、低本底等特點(diǎn)，實(shí)用新型了利用多絲正比室作為核輻射探測器進(jìn)行氣態(tài)氚的探測，為監(jiān)測環(huán)境中的氣態(tài)氚濃度提供一種新的方法和技術(shù)手段。本實(shí)用新型所提供方法合理，理論基礎(chǔ)充分，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案成熟可行，能克服現(xiàn)有氣態(tài)氚測量方法存在的缺陷，如測量工作效率、精度、靈敏度等問題，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣態(tài)氚的測量，滿足現(xiàn)有涉氚環(huán)境氣態(tài)氚測量的迫切需求。為能達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，方法具體步驟包括A.通過排氣裝置排除多絲正比室內(nèi)部空氣，氣壓測量裝置監(jiān)測多絲正比室內(nèi)部氣壓；B.通過抽氣裝置抽取含氣態(tài)氚空氣樣本，與工作氣體按固定比例通過氣體混合裝置混合后輸出到氣體凈化裝置；C.通過氣體凈化裝置凈化后經(jīng)電磁閥輸入到多絲正比室；D.多絲正比室陽極絲連接正高壓，進(jìn)入多絲正比室的氣態(tài)氚衰變產(chǎn)生的β射線電離工作氣體，在高壓電場作用下發(fā)生雪崩放大并輸出脈沖信號，由數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)獲取；E.數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過符合信號消除法消除宇宙射線干擾來識別信號有效性，從而實(shí)現(xiàn)氣態(tài)氚的測量；系統(tǒng)具體包括被測環(huán)境氣態(tài)氚、抽氣裝置、工作氣體、氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥、多絲正比室、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、氣壓測量裝置及高壓裝置；抽氣裝置進(jìn)氣口連接被測環(huán)境氣態(tài)氚，出氣口與氣體混合裝置進(jìn)氣口相連；工作氣體輸入到氣體混合裝置進(jìn)氣口 ；氣體混合裝置出氣口與氣體凈化裝置進(jìn)氣口相連；氣體凈化裝置出氣口經(jīng)電磁氣閥與多絲正比室進(jìn)氣口相連；多絲正比室出氣口經(jīng)電磁氣閥排氣裝置相連；多絲正比室信號輸出端與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相連；氣壓測量裝置及高壓裝置與多絲正比室相連。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的被測環(huán)境氣態(tài)氚為核設(shè)施內(nèi)部氚部件產(chǎn)生的氚滲透、工藝管線表面氚污染、含氚廢氣排放、通風(fēng)換氣及含氚粉塵擴(kuò)散導(dǎo)致人工氚向自然界擴(kuò)散，滲入空氣的微量氚以HT、T2狀態(tài)存在的氣態(tài)氣。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的抽氣裝置是通過真空氣泵將被測環(huán)境含氣態(tài)氚空氣經(jīng)氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥抽取到多絲正比室探測器內(nèi)部。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的氣體混合裝置包含多組氣體輸入端口和一組混合氣體輸出端口以及各路氣體輸入流量控制單元，使輸入的各組氣體按一定組分比例和流量輸出。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的氣體凈化裝置，在靠近氣體凈化裝置的進(jìn)氣口(I)和出氣口(4)各安裝一片微孔濾膜(3)，濾除空氣中的微粒物，在進(jìn)氣口和微孔濾膜之間、出氣口和微孔濾膜之間以及兩個(gè)微孔濾膜之間都留有氣體緩沖腔(2 )。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的高壓裝置的輸出高壓通過高壓RC濾波模塊與多絲正比室陽極絲(6)相連接。按照本實(shí) 用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括上下兩路多絲正比室輸出信號、兩路前端電子學(xué)模塊、邏輯與門、兩路數(shù)字化電荷譜儀、數(shù)據(jù)分析模塊、人機(jī)交互模塊；前端電子學(xué)模塊采用電荷靈敏前置放大電路，輸出信號包括觸發(fā)邏輯脈沖信號和電荷脈沖信號；前端電子學(xué)模塊(7)密封在一個(gè)屏蔽盒內(nèi)(8)，屏蔽盒上裝有前端電子學(xué)模塊工作電源輸入端(9)、前端電子學(xué)模塊信號輸入端(10)和信號輸出端(11);前端電子學(xué)模塊信號輸入端與多絲正比室信號輸出接口(12)相連接；前端電子學(xué)模塊的信號輸出通過屏蔽線與數(shù)字化電荷譜儀信號輸入端相連；通過前端電子學(xué)模塊和數(shù)字化電荷譜儀采集被多絲正比室探測器探測到的氣態(tài)氚衰變產(chǎn)生的β射線；通過數(shù)據(jù)分析模塊分析這些被探測到的β射線信息并通過人機(jī)交互模塊進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣態(tài)氚的測量。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的多絲正比室主要由上多絲正比室(13)和下多絲正比室(14)兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的多絲正比室構(gòu)成，每個(gè)多絲正比室連接獨(dú)立的前端電子學(xué)模塊和兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)字化電荷譜儀，兩個(gè)前端電子學(xué)模塊觸發(fā)邏輯脈沖信號輸出端連接邏輯與門輸入端，電荷脈沖輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀電荷脈沖信號輸入端；邏輯與門輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀低電平有效控制端。按照本實(shí)用新型提供的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征是所述的多絲正比室結(jié)構(gòu)具體包括陰極外殼鋁合金框架(15)、進(jìn)氣口(16)、出氣口、高壓輸入接口
(17)、信號輸出端口、陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架(18)、上下鋁合金密封蓋板(19)、密封圈墊(20)、陽極絲；進(jìn)氣口、出氣口、高壓輸入接口以及信號輸出端口安裝在陰極鋁合金框架偵_ ;高壓輸入端口經(jīng)高壓RC濾波模塊與多絲正比室陽極絲相連；信號輸出端口通過高壓隔直電容與陽極絲相連；陰極外殼鋁合金框架底部留有限位凹槽(22)，多絲正比室上下兩側(cè)的陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架通過螺絲穿過固定螺孔(21)固定在陰極外殼鋁合金框架底部限位凹槽內(nèi)；陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架側(cè)面中心位置均勻排列一行的陽極絲安裝過孔(23)，外側(cè)面中心位置留有凹槽(24)用于陽極絲安裝，并用高絕緣硅膠封注；陽極絲為直徑為35微米的鍍金鎢絲，穿過陽極絲安裝過孔固定在陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架上；上下鋁合金密封蓋板通過密封蓋板固定螺絲(25)安裝在陰極外殼鋁合金框架上，連接縫隙由密封圈墊密封后構(gòu)成兩個(gè)密封腔體。

附圖1為基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)構(gòu)成圖附圖2為氣體凈化裝置結(jié)構(gòu)圖附圖3為數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)組成圖附圖4為前端電子學(xué)模塊安裝結(jié)構(gòu)剖視圖附圖5為多絲正比室結(jié)構(gòu)剖視圖附圖6為多絲正比室結(jié)構(gòu)分解圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1為基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)構(gòu)成圖。系統(tǒng)具體包括被測環(huán)境氣態(tài)氚、抽氣裝置、工作氣體、氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥、多絲正比室、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、氣壓測量裝置及高壓裝置；抽氣裝置進(jìn)氣口連接被測環(huán)境氣態(tài)氚，出氣口與氣體混合裝置進(jìn)氣口相連；工作氣體輸入到氣體混合裝置進(jìn)氣口 ；氣體混合裝置出氣口與氣體凈化裝置進(jìn)氣口相連；氣體凈化裝置出氣口經(jīng)電磁氣閥與多絲正比室進(jìn)氣口相連；多絲正比室出氣口經(jīng)電磁氣閥排氣裝置相連；多絲正比室信號輸出端與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相連；氣壓測量裝置及高壓裝置與多絲正比室相連。方法具體工作步驟包括A.通過排氣裝置排除多絲正比室內(nèi)部的空氣，氣壓測量裝置監(jiān)測多絲正比室內(nèi)部氣壓；B.通過抽氣裝置抽取含氣態(tài)氚空氣樣本，與工作氣體按固定比例通過氣體混合裝置混合后輸出到氣體凈化裝置；C.通過氣體凈化裝置凈化后經(jīng)電磁閥輸入到多絲正比室；D.多絲正比室陽極絲連接正高壓，進(jìn)入多絲正比室的氣態(tài)氚衰變產(chǎn)生的β射線電離工作氣體，在高壓電場作用下發(fā)生雪崩放大并輸出脈沖信號，由數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)獲?。沪?數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過符合信號消除法消除宇宙射線干擾來識別信號有效性，從而實(shí)現(xiàn)氣態(tài)氚的測量；圖2為氣體凈化裝置結(jié)構(gòu)圖。在靠近氣體凈化裝置的進(jìn)氣口(I)和出氣口(4)各安裝一片微孔濾膜(3)，濾除空氣中的微粒物，在進(jìn)氣口和微孔濾膜之間、出氣口和微孔濾膜之間以及兩個(gè)微孔濾膜之間都留有氣體緩沖腔(2)。[0036]圖3為數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)組成圖。系統(tǒng)包括上下兩路多絲正比室輸出信號、前端電子學(xué)模塊、邏輯與門、數(shù)字化電荷譜儀、數(shù)據(jù)分析模塊、人機(jī)交互模塊；前端電子學(xué)模塊采用電荷靈敏前置放大電路，輸出信號包括觸發(fā)脈沖信號和電荷脈沖信號；每個(gè)多絲正比室連接獨(dú)立的前端電子學(xué)模塊和兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)字化電荷譜儀，兩個(gè)前端電子學(xué)模塊觸發(fā)邏輯脈沖信號輸出端連接邏輯與門輸入端，電荷脈沖輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀電荷脈沖信號輸入端；邏輯與門輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀低電平有效控制端。通過前端電子學(xué)模塊和數(shù)字化電荷譜儀采集被多絲正比室探測器探測到的氣態(tài)氚衰變產(chǎn)生的β射線；通過數(shù)據(jù)分析模塊分析這些被探測到的β射線信息并通過人機(jī)交互模塊進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣態(tài)氣的測量。圖4為前端電子學(xué)模塊安裝結(jié)構(gòu)剖視圖。前端電子學(xué)模塊(7)密封在一個(gè)屏蔽盒內(nèi)(8)，屏蔽盒上裝有前端電子學(xué)模塊工作電源輸入端(9)、前端電子學(xué)模塊信號輸入端
(10)和信號輸出端(11);前端電子學(xué)模塊信號輸入端與多絲正比室信號輸出接口(12)相連接；前端電子學(xué)模塊的信號輸出通過屏蔽線與數(shù)字化電荷譜儀信號輸入端相連；圖5為多絲正比室結(jié)構(gòu)剖視圖，圖6為多絲正比室結(jié)構(gòu)分解圖。陰極外殼鋁合金框架(15)、進(jìn)氣口(16)、出氣口、高壓輸入接口(17)、信號輸出端口、陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架(18)、上下鋁合金密封蓋板(19)、密封圈墊(20)、陽極絲；進(jìn)氣口、出氣口、高壓輸入接口以及信號輸出端口安裝在陰極鋁合金框架側(cè)面；高壓輸入端口經(jīng)高壓RC濾波模塊與多絲正比室陽極絲相連；信號輸出端口通過高壓隔直電容與陽極絲相連；陰極外殼鋁合金框架底部留有限位凹槽(22)，多絲正比室上下兩側(cè)的陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架通過螺絲穿過固定螺孔(21)固定在陰極外殼鋁合金框架底部限位凹槽內(nèi)；陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架側(cè)面中心位置均勻排列一行的陽極絲安裝過孔(23)，外側(cè)面中心位置留有凹槽(24)用于陽極絲安裝，并用高絕緣硅膠封注；陽極絲為直徑為35微米的鍍金鎢絲，穿過陽極絲安裝過孔固定在陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架上；上下鋁合金密封蓋板通過密封蓋板固定螺絲
(25)安裝在陰極外殼鋁合金框架上，連接縫隙由密封圈墊密封后構(gòu)成兩個(gè)密封腔體。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原 理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)就能做出的各種改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)具體包括被測環(huán)境氣態(tài)氚、抽氣裝置、工作氣體、氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥、多絲正比室、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、氣壓測量裝置及高壓裝置；抽氣裝置進(jìn)氣口連接被測環(huán)境氣態(tài)氚，出氣口與氣體混合裝置進(jìn)氣口相連；工作氣體輸入到氣體混合裝置進(jìn)氣口 ；氣體混合裝置出氣口與氣體凈化裝置進(jìn)氣口相連；氣體凈化裝置出氣口經(jīng)電磁氣閥與多絲正比室進(jìn)氣口相連；多絲正比室出氣口經(jīng)電磁氣閥排氣裝置相連；多絲正比室信號輸出端與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相連；氣壓測量裝置及高壓裝置與多絲正比室相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的被測環(huán)境氣態(tài)氚為核設(shè)施內(nèi)部氚部件產(chǎn)生的氚滲透、工藝管線表面氚污染、含氚廢氣排放、通風(fēng)換氣及含氚粉塵擴(kuò)散導(dǎo)致人工氚向自然界擴(kuò)散，滲入空氣的微量氚以HT、T2狀態(tài)存在的氣態(tài)氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的抽氣裝置是通過真空氣泵將被測環(huán)境含氣態(tài)氚空氣經(jīng)氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥抽取到多絲正比室探測器內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體混合裝置包含多組氣體輸入端口和一組混合氣體輸出端口以及各路氣體輸入流量控制單元，使輸入的各組氣體按一定組分比例和流量輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體凈化裝置，在靠近氣體凈化裝置的進(jìn)氣口(I)和出氣口(4)各安裝一片微孔濾膜(3)，濾除空氣中的微粒物，在進(jìn)氣口和微孔濾膜之間、出氣口和微孔濾膜之間以及兩個(gè)微孔濾膜之間都留有氣體緩沖腔(2 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的高壓裝置的輸出高壓通過高壓RC濾波模塊與多絲正比室陽極絲(6)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括上下兩路多絲正比室輸出信號、兩路前端電子學(xué)模塊、邏輯與門、兩路數(shù)字化電荷譜儀、數(shù)據(jù)分析模塊、人機(jī)交互模塊；前端電子學(xué)模塊采用電荷靈敏前置放大電路，輸出信號包括觸發(fā)邏輯脈沖信號和電荷脈沖信號；前端電子學(xué)模塊(7)密封在一個(gè)屏蔽盒內(nèi)(8)，屏蔽盒上裝有前端電子學(xué)模塊工作電源輸入端(9)、前端電子學(xué)模塊信號輸入端(10)和信號輸出端(11);前端電子學(xué)模塊信號輸入端與多絲正比室信號輸出接口(12)相連接；前端電子學(xué)模塊的信號輸出通過屏蔽線與數(shù)字化電荷譜儀信號輸入端相連；通過前端電子學(xué)模塊和數(shù)字化電荷譜儀采集被多絲正比室探測器探測到的氣態(tài)氚衰變產(chǎn)生的β射線；通過數(shù)據(jù)分析模塊分析這些被探測到的β射線信息并通過人機(jī)交互模塊進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣態(tài)氚的測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的多絲正比室主要由上多絲正比室(13)和下多絲正比室(14)兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的多絲正比室構(gòu)成，每個(gè)多絲正比室連接獨(dú)立的前端電子學(xué)模塊和兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)字化電荷譜儀，兩個(gè)前端電子學(xué)模塊觸發(fā)邏輯脈沖信號輸出端連接邏輯與門輸入端，電荷脈沖輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀電荷脈沖信號輸入端；邏輯與門輸出端連接數(shù)字化電荷譜儀低電平有效控制端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，其特征在于所述的多絲正比室結(jié)構(gòu)具體包括陰極外殼鋁合金框架(15)、進(jìn)氣口(16)、出氣口、高壓輸入接口(17)、信號輸出端口、陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架(18)、上下鋁合金密封蓋板(19)、密封圈墊(20)、陽極絲；進(jìn)氣口、出氣口、高壓輸入接口以及信號輸出端口安裝在陰極鋁合金框架偵_ ;高壓輸入端口經(jīng)高壓RC濾波模塊與多絲正比室陽極絲相連；信號輸出端口通過高壓隔直電容與陽極絲相連；陰極外殼鋁合金框架底部留有限位凹槽(22)，多絲正比室上下兩側(cè)的陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架通過螺絲穿過固定螺孔(21)固定在陰極外殼鋁合金框架底部限位凹槽內(nèi)；陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架側(cè)面中心位置均勻排列一行的陽極絲安裝過孔(23)，外側(cè)面中心位置留有凹槽(24)用于陽極絲安裝，并用高絕緣硅膠封注；陽極絲為直徑為35微米的鍍金鎢絲，穿過陽極絲安裝過孔固定在陽極絲聚四氟乙烯絕緣支架上；上下鋁合金密封蓋板通過密封蓋板固定螺絲(25)安裝在陰極外殼鋁合金框架上，連接縫隙由密封圈墊密封后構(gòu)成兩個(gè)密封腔體。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于多絲正比室氣態(tài)氚測量系統(tǒng)，具體包括被測環(huán)境氣態(tài)氚、抽氣裝置、工作氣體、氣體混合裝置、氣體凈化裝置、電磁氣閥、多絲正比室、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、氣壓測量裝置及高壓裝置；抽氣裝置進(jìn)氣口連接被測環(huán)境氣態(tài)氚，出氣口與氣體混合裝置進(jìn)氣口相連；工作氣體輸入到氣體混合裝置進(jìn)氣口；氣體混合裝置出氣口與氣體凈化裝置進(jìn)氣口相連；氣體凈化裝置出氣口經(jīng)電磁氣閥與多絲正比室進(jìn)氣口相連；多絲正比室出氣口經(jīng)電磁氣閥排氣裝置相連；多絲正比室信號輸出端與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)相連；氣壓測量裝置及高壓裝置與多絲正比室相連。該系統(tǒng)能提高測量工作效率、精度、靈敏度，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣態(tài)氚的測量，滿足現(xiàn)有環(huán)境氣態(tài)氚測量的迫切需求。
文檔編號G01T7/02GK202904028SQ201220570639
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者丁衛(wèi)撐, 周建斌, 黃洪全, 王敏, 楊勇, 龔迪琛, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:成都理工大學(xué)