一種低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器

1.一種低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器，所述探測(cè)器用于通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括外殼，設(shè)置在外殼中的屏蔽體、塑料閃爍體、第一光電倍增管、第一前置放大器和信號(hào)處理與控制單元，其特征在于，還包括第二光電倍增管、第二前置放大器；所述第一光電倍增管和第二光電倍增管分別設(shè)置在所述塑料閃爍體的兩端，并通過(guò)光導(dǎo)與塑料閃爍體耦合；
第一光電倍增管通過(guò)第一前置放大器輸出第一脈沖信號(hào)至信號(hào)處理與控制單元，第二光電倍增管通過(guò)第二前置放大器輸出第二脈沖信號(hào)至信號(hào)處理與控制單元；第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)由信號(hào)處理與控制單元進(jìn)行相加和檢測(cè)是否符合；
所述信號(hào)處理與控制單元包括相加電路、符合電路、線性門(mén)、放大器、甄別器、控制器、第一高壓電源和第二高壓電源;所述相加電路的輸入端與第一前置放大器和第二前置放大器的輸出端連接，接受第一前置放大器和第二前置放大器前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，將兩脈沖信號(hào)算術(shù)相加形成相加的脈沖信號(hào)；所述符合電路的輸入端與第一前置放大器和第二前置放大器的輸出端連接，接受來(lái)自第一前置放大器和第二前置放大器前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，進(jìn)行符合并形成符合脈沖輸出，隨機(jī)的噪聲脈沖不相符，符合電路不輸出符合脈沖；所述線性門(mén)一個(gè)輸入端與所述相加電路的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與所述符合電路的輸出端連接，當(dāng)線性門(mén)被符合電路輸出的符合脈沖觸發(fā)時(shí)，線性門(mén)打開(kāi)，允許相加的脈沖信號(hào)通過(guò)線性門(mén)進(jìn)入放大器進(jìn)行放大，隨機(jī)的噪聲脈沖不能觸發(fā)符合電路輸出符合脈沖，所以不能通過(guò)線性門(mén)；所述甄別器的輸入端與線性門(mén)輸出端連接，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)進(jìn)入甄別器進(jìn)行甄別，經(jīng)過(guò)甄別的信號(hào)進(jìn)入與所述甄別器的輸出端連接的控制器進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述第一高壓電源給第一光電倍增管提供高壓，第二高壓電源給第二光電倍增管提供高壓；
所述塑料閃爍體為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為500-2000mm，寬度為200-1000mm，厚度為40-100mm；
所述第一光電倍增管和第二光電倍增管為一對(duì)光陰極量子效率匹配的光電倍增管；
所述外殼為6面，長(zhǎng)方體形狀，由鋁制成，厚度1-5mm；
所述屏蔽體由鉛制成，覆蓋在塑料閃爍體表面，除探測(cè)面外，共5面，厚度為3-20mm。

一種低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明涉及一種輻射測(cè)量裝置，特別涉及一種低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器。\n背景技術(shù)\n[0002] 由于放射性物質(zhì)的特殊安全要求，對(duì)于車(chē)輛、行人、行李中可能存在的放射性物質(zhì)必須檢測(cè)。通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)車(chē)輛、行人、行李等進(jìn)行放射性物質(zhì)的檢測(cè)，目前得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由至少兩個(gè)對(duì)立放置的探測(cè)器、電子學(xué)系統(tǒng)、各種傳感器及附屬裝置組成。當(dāng)放射性物質(zhì)通過(guò)時(shí)，發(fā)出的射線引起系統(tǒng)計(jì)數(shù)率的異常變化，從而判斷被檢物是否含有放射性物質(zhì)。\n[0003] 放射性檢測(cè)常用兩種閃爍體探測(cè)器，一種是塑料閃爍體探測(cè)器，一種是NaI(Tl)閃爍晶體探測(cè)器。NaI(Tl)閃爍晶體分辯率好，但其體積較小，檢測(cè)的靈敏度相對(duì)較低。通常情況下，為了達(dá)到較高的靈敏度，通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多會(huì)采用大尺寸塑料閃爍體探測(cè)器。\n[0004] 塑料閃爍體具有性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，耐潮濕，制作簡(jiǎn)便，易于加工，耐輻照性能好等優(yōu)點(diǎn)，探測(cè)效率雖不如NaI(Tl)閃爍體的高，但其體積可做得較大，且透明度高，光傳輸性能好，閃爍衰減時(shí)間短，可以達(dá)到較高的靈敏度。由于通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所用的塑料閃爍體較長(zhǎng)，且采用單路信號(hào)采集(一塊塑料閃爍體與一個(gè)光電倍增管耦合，信號(hào)單路輸出)，在離信號(hào)收集點(diǎn)較遠(yuǎn)的γ射線所產(chǎn)生的光子到達(dá)光電倍增管的光程較長(zhǎng)，光信號(hào)的衰減嚴(yán)重，引起光收集效率降低，從而導(dǎo)致探測(cè)效率降低。并且由于塑料閃爍體對(duì)低能射線(≤120KeV)的能量響應(yīng)較差，塑料閃爍體探測(cè)器探測(cè)能量下限高，無(wú)法有效檢測(cè)低能核素，采用單路信號(hào)采集的大面積通道式放射性探測(cè)器不能很好滿足測(cè)量要求。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的低探測(cè)下限的通道式放射性探測(cè)器，用于解決現(xiàn)有的通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)塑料閃爍體探測(cè)器所存在的光收集不均，探測(cè)效率降低，對(duì)低能射線的能量響應(yīng)較差，無(wú)法有效檢測(cè)低能核素，不能很好滿足測(cè)量要求的問(wèn)題。\n[0006] 為了能夠達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：\n[0007] 一種低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器，用于通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述探測(cè)器包括外殼，設(shè)置在外殼中的屏蔽體、塑料閃爍體、第一光電倍增管、第一前置放大器和信號(hào)處理與控制單元，其特征在于，還包括第二光電倍增管、第二前置放大器；所述第一光電倍增管和第二光電倍增管分別設(shè)置在所述塑料閃爍體的兩端，并通過(guò)光導(dǎo)與塑料閃爍體耦合；第一光電倍增管通過(guò)第一前置放大器輸出第一脈沖信號(hào)至信號(hào)處理與控制單元，第二光電倍增管通過(guò)第二前置放大器輸出第二脈沖信號(hào)至信號(hào)處理與控制單元；第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)由信號(hào)處理與控制單元進(jìn)行相加和檢測(cè)是否符合。\n[0008] 所述信號(hào)處理與控制單元包括相加電路、符合電路、線性門(mén)、放大器、甄別器、控制器、第一高壓電源和第二高壓電源；所述相加電路的輸入端與第一前置放大器和第二前置放大器的輸出端連接，接受第一前置放大器和第二前置放大器前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，將兩脈沖信號(hào)算術(shù)相加形成相加的脈沖信號(hào)；所述符合電路的輸入端與第一前置放大器和第二前置放大器的輸出端連接，接受來(lái)自第一前置放大器和第二前置放大器前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，進(jìn)行符合并形成符合脈沖輸出，隨機(jī)的噪聲脈沖不相符，符合電路不輸出符合脈沖；所述線性門(mén)一個(gè)輸入端與所述相加電路的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與所述符合電路的輸出端連接，當(dāng)線性門(mén)被符合電路輸出的符合脈沖觸發(fā)時(shí)，線性門(mén)打開(kāi)，允許相加的脈沖信號(hào)通過(guò)線性門(mén)進(jìn)入放大器進(jìn)行放大，隨機(jī)的噪聲脈沖不能觸發(fā)符合電路輸出符合脈沖，所以不能通過(guò)線性門(mén)；所述甄別器的輸入端與線性門(mén)輸出端連接，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)進(jìn)入甄別器進(jìn)行甄別，經(jīng)過(guò)甄別的信號(hào)進(jìn)入與所述甄別器的輸出端連接的控制器進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述第一高壓電源給第一光電倍增管提供高壓，第二高壓電源給第二光電倍增管提供高壓。\n[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化如下：\n[0010] 所述塑料閃爍體為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為500-2000mm，寬度為200-1000mm，厚度為\n40-100mm。\n[0011] 所述第一光電倍增管和第二光電倍增管為一對(duì)光陰極量子效率匹配的光電倍增管，使相加特性保持線性。\n[0012] 所述外殼為6面，長(zhǎng)方體形狀，由鋁制成，厚度1-5mm。\n[0013] 所述屏蔽體由鉛制成，覆蓋在塑料閃爍體除探測(cè)面外的其余5面的表面，所述屏蔽體的厚度為3-20mm。\n[0014] 根據(jù)上述技術(shù)方案得到的本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：\n[0015] (1)一塊塑料閃爍體兩端設(shè)有兩個(gè)光電倍增管，每個(gè)光電倍增管設(shè)有相應(yīng)的前置放大器，產(chǎn)生兩路脈沖信號(hào)；兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行相加和檢測(cè)是否符合。\n[0016] (2)采用脈沖幅度相加電路，將兩只光電倍增管的輸出脈沖信號(hào)進(jìn)行算術(shù)相加，不會(huì)引起本底計(jì)數(shù)的增加，提高了信噪比，提高了探測(cè)效率和靈敏度，降低了能量探測(cè)下限；\n[0017] (3)采用符合電路，抑制噪聲，降低本底；\n[0018] (4)采用5面鉛屏蔽和鋁制外殼，降低本底。\n附圖說(shuō)明\n[0019] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。\n[0020] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0021] 圖2為本發(fā)明的信號(hào)處理與控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。\n具體實(shí)施方式\n[0022] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。\n[0023] 如圖1所示，本發(fā)明提供的低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器包括外殼1，外殼1為長(zhǎng)方體形狀，6面，由鋁制成，每面厚度1-5mm，在外殼1中設(shè)置屏蔽體2、塑料閃爍體3、第一光電倍增管4、第一前置放大器5、第二光電倍增管6、第二前置放大器7、信號(hào)處理與控制單元8。\n[0024] 屏蔽體2由鉛制成，覆蓋在塑料閃爍體3除探測(cè)面外的其余5面，厚度為3-20mm，這樣可以有效降低本底。塑料閃爍體3為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為500-2000mm，寬度為200-1000mm，厚度為40-100mm。\n[0025] 第一光電倍增管4和第二光電倍增管6為一對(duì)光陰極量子效率匹配的光電倍增管，使相加特性保持線性。\n[0026] 第一光電倍增管4和第二光電倍增管6分別設(shè)置在塑料閃爍體3的兩端，分別通過(guò)光導(dǎo)與塑料閃爍體3耦合。第一光電倍增管4后設(shè)有第一前置放大器5，第二光電倍增管\n6后設(shè)有第二前置放大器7，第一光電倍增管4通過(guò)第一前置放大器5輸出第一脈沖信號(hào)，第二光電倍增管6通過(guò)第二前置放大器7輸出第二脈沖信號(hào)。第一前置放大器5和第二前置放大器7的信號(hào)輸出端分別與信號(hào)處理與控制單元8的信號(hào)輸入端相連，第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)由信號(hào)處理與控制單元8進(jìn)行處理，進(jìn)行相加和檢測(cè)是否符合。\n[0027] 如圖2所示，信號(hào)處理與控制單元8包括相加電路81、符合電路82、線性門(mén)83、放大器84、甄別器85、控制器86、第一高壓電源87和第二高壓電源88。\n[0028] 相加電路81的輸入端與第一前置放大器5和第二前置放大器7的輸出端連接，接受第一前置放大器5和第二前置放大器7前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，將兩脈沖信號(hào)算術(shù)相加形成相加的脈沖信號(hào)。\n[0029] 符合電路82的輸入端與第一前置放大器5和第二前置放大器7的輸出端連接，接受第一前置放大器5和第二前置放大器7前置放大的第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，進(jìn)行符合并形成符合脈沖輸出，由于隨機(jī)的噪聲脈沖不相符，符合電路不輸出符合脈沖。\n[0030] 線性門(mén)83一個(gè)輸入端與相加電路81的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與符合電路82的輸出端連接，當(dāng)線性門(mén)83被符合電路82輸出的符合脈沖觸發(fā)時(shí)，線性門(mén)83打開(kāi)，允許相加的脈沖信號(hào)通過(guò)線性門(mén)83進(jìn)入放大器84進(jìn)行放大，隨機(jī)的噪聲脈沖不能觸發(fā)符合電路\n82輸出符合脈沖，所以不能通過(guò)線性門(mén)84。\n[0031] 甄別器85的輸入端與線性門(mén)83輸出端連接，經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)進(jìn)入甄別器85進(jìn)行甄別，經(jīng)過(guò)甄別的信號(hào)進(jìn)入與甄別器85的輸出端連接的控制器86進(jìn)行計(jì)數(shù)；第一高壓電源\n87給第一光電倍增管4提供高壓，第二高壓電源88給第二光電倍增管6提供高壓。\n[0032] 經(jīng)上述方案，能夠得到由外殼1、屏蔽體2、塑料閃爍體3、第一光電倍增管4、第一前置放大器5、第二光電倍增管6、第二前置放大器7和信號(hào)處理與控制單元8組成的用于通道式放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器，一塊塑料閃爍體3的兩端通過(guò)光導(dǎo)與兩個(gè)光電倍增管4、\n6耦合，輸出兩路脈沖信號(hào)。信號(hào)與控制單元8內(nèi)設(shè)有相加電路81和符合電路82，兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行相加和檢測(cè)是否符合。通過(guò)信號(hào)相加和符合的方法以及鉛屏蔽體屏蔽，可以有效降低本底，提高了信噪比，提高了探測(cè)效率和靈敏度，降低了能量探測(cè)下限，從而更有效探測(cè)低能核素，很好滿足測(cè)量要求。\n[0033] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的具體實(shí)施如下：\n[0034] 實(shí)施例1\n[0035] 在本實(shí)施例中，外殼1采用3mm的鋁制成，屏蔽體2采用10mm的鉛制成，塑料閃爍體3為EJ200塑料閃爍體，尺寸為1000mm×500mm×50mm，塑料閃爍體3的兩端分別通過(guò)光導(dǎo)與第一光電倍增管4和第二光電倍增管6耦合。第一光電倍增管4和第二光電倍增管6均為北京濱松CR135光電倍增管，兩倍增管的光陰極量子效率匹配，增益基本相同。\n[0036] 按照上述設(shè)計(jì)方案形成相應(yīng)的低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)\n137\n測(cè)量，在 Cs源下，靈敏度比單路信號(hào)采集時(shí)提高60％，可探測(cè)高于本底3nSv/h的輻射，能量范圍為25keV-3MeV。探測(cè)器靈敏度高，能量探測(cè)下限低，可有效探測(cè)低能核素。\n[0037] 實(shí)施例2\n[0038] 該實(shí)施例中，外殼1采用2mm的鋁制成，屏蔽體2采用20mm的鉛制成，塑料閃爍體\n3為BC408塑料閃爍體，尺寸為1200mm×600mm×50mm，塑料閃爍體3的兩端分別通過(guò)光導(dǎo)與第一光電倍增管4和第二光電倍增管6耦合。第一光電倍增管4和第二光電倍增管6均為PHOTONIS XP5500光電倍增管，兩倍增管的光陰極量子效率匹配，增益基本相同。\n[0039] 按照上述設(shè)計(jì)方案形成相應(yīng)的低探測(cè)下限通道式放射性探測(cè)器，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)\n137\n測(cè)量，在 Cs源下，靈敏度比單路信號(hào)采集時(shí)提高70％，可探測(cè)高于本底2nSv/h的輻射，能量范圍為20keV-3MeV。探測(cè)器靈敏度高，能量探測(cè)下限低，可有效探測(cè)低能核素。\n[0040] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。