[发明专利]辐射量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射量测量装置，其用于测量处于容器中的填充物质的物理测量变量，尤其是料位或密度，或者用于监测该物理测量变量是否超过或不足(或低于)预定的极限值。为此，放射性测量装置包括放射性辐射体，其在工作期间发出穿过容器的放射性辐射；并且包括检测器，其用于检测依赖于待测物理测量变量的穿透容器的辐射强度，并将辐射强度转换为电输出信号。

背景技术

当由于测量位置尤其糟糕的条件而使常规测量装置无法应用时，通常总是使用辐射量测量装置。在测量位置往往存在例如极高的温度和压力，或者存在在化学上和/或机械上极其恶劣的环境影响，这使得无法使用其它测量方法。

在辐射量测量技术中，放射性辐射体，例如Co 60或Cs 137制剂，安装在防辐射容器中并被置于测量位置，例如由填充物质填充的容器。这种容器可以例如是罐、管道、传送带或任何其它形式的容器。

防辐射容器具有窗口，为测量而放置的辐射体发出的辐射通过该窗口辐射穿过防辐射容器的壁。

通常，选择辐射方向，在这种情况下，辐射穿透应以计量方式记录的容器的一区域。在相对侧，用检测器定量记录在将以计量方式记录的区域上经容器显露的辐射强度(该强度取决于填充物质的料位或密度)。出现的辐射强度取决于几何布置和吸收率。在测量料位的情况下以及在监测是否超过或低于预定料位的情况下，吸收率取决于容器中的填充物质的量，而在测量密度的情况下，吸收率则取决于填充物质的密度。因此，出现的辐射强度是对容器中的当前料位、超过或低于预定料位、或者填充物质的当前密度的度量。

目前通常使用具有闪烁器(例如闪烁棒)和光接收器(例如光电倍增器)的闪烁检测器作为检测器。闪烁棒由特殊塑料(例如，聚苯乙烯(PS)或聚乙烯甲苯(PVT))构成，其在光学上非常纯净。伽马辐射在闪烁材料中触发闪光，闪光的光被光电倍增器记录并转化为电脉冲。光电倍增器连接到测量装置电子器件，该电子器件基于电脉冲确定脉冲发生的脉冲率。脉冲率取决于辐射强度，因而是待测物理变量的度量。

然而，实心闪烁棒具有下列缺点：由于其尺寸，它们根本不能或只能非常差地连接到目前可获得的非常小型构造的光接收器，因为在这种情况下，大部分光会在未使用的情况下辐射经过光接收器。相应地，这种闪烁棒通常与大而昂贵的光电倍增器结合使用。

此外，就实心闪烁棒而言，由于与制造相关的表面缺陷，一部分光从闪烁棒侧向逸出，从而对以计量方式的记录造成损失。

检测器是为人熟知的，在这种情况下，使用闪烁纤维来代替实心闪烁棒。闪烁纤维通常具有大约1mm数量级的直径，或者在纤维具有多边形横截面的情况下，具有大约1mm²数量级的横截面积，并且因而可以很好地连接到小型光接收器。

在JP 09 080156 A中描述了一种辐射量测量装置，该装置用于测量从位于容器内的放射性填充物质发出的辐射剂量。为此，使用了检测器，该检测器具有缠绕在容器周围的螺旋闪烁纤维，在纤维两端分别都连接着光接收器，此处为光电倍增器或雪崩光电二极管。从填充物质出现的放射性辐射在沿受辐射撞击的纤维的位置处产生闪光，这些闪光朝闪烁纤维的两端传播。信号处理单元连接到这两个光接收器，信号处理单元确定所接收的属于完全相同的一个闪光的信号的传播时间差，并且基于光信号在纤维中的传播速度来从中确定相关的闪光的起始位置。

然而，这个布置在所述形式下仅可结合放射性填充物质使用，因为纤维在所有侧面上围绕容器。结合上述测量布置，在使用布置在容器外面的辐射源的情况下，这个布置将基本上以计量方式记录辐射源的辐射功率。此外，由于光在闪烁纤维中衰减，所以闪烁纤维的长度有限。相应地，该布置仅可结合相对较小的容器使用。

相比实心闪烁棒，单根闪烁纤维具有受辐射的质量小得多的缺点。因此，撞击在单根闪烁纤维上的辐射功率相比之下非常小。

这种低的受辐射的质量例如可通过EP1 068 494 B1中描述的测量布置来补偿，该布置使用一种检测器，在该检测器中，多个闪烁纤维被组合形成一束，该束的直径大于单个纤维的直径。整个束一端连接到光电倍增器，该光电倍增器将闪烁纤维上传输的光转化成电信号。

由于纤维束内的受辐射的质量相比单根纤维的增加，检测器接收的辐射功率也增加。然而，此处仍然使用大而昂贵的光电倍增器。由于闪烁光在纤维内的衰减，束的长度有限。此外，纤维束为相对刚性和不可弯曲的。因此，可用闪烁纤维束以计量方式记录的区域受限。

发明内容