[发明专利]一种光纤辐照监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了一种光纤辐照监测装置及监测方法，该装置包括：辐照光纤、宽带光谱光源、辐照漂白激光光源、光纤时域反射仪和合束器。宽带光谱光源用于采集辐照光纤辐照后及光漂白后的吸收损耗光谱，通过分析辐照前后光谱谱型和强度的变化来测量辐照光纤所受的总剂量和剂量率；辐照漂白激光光源用于漂白辐照后的辐照光纤；光纤时域反射仪用于监控核辐射泄露位置以及光纤的背景损耗。通过宽带光谱光源反馈的损耗光谱来调节辐照漂白光源的波长以及功率，对辐照光纤进行光漂白，消除辐致缺陷，降低辐致损耗，避免光纤辐照饱和，实现辐照光纤使用寿命的大幅度延长以及更换频率的降低。

技术领域

本发明属于核辐射监测技术领域，更具体地，涉及一种光纤辐照监测装置及监测方法，用于射线辐照剂量和剂量率的测量。

背景技术

核探测技术经历了半个世纪的发展，由气体探测器、闪烁体探测器发展到半导体探测器，它们已经成为了商用核监测的主力军。这些对γ射线敏感的介质都是将辐照信号转换为电信号，再对电信号进行处理分析。上述方面的缺陷是探测系统中的电子器件对辐照环境和外界电磁环境极其敏感，需要加装硕大的屏蔽装置来降低高能射线和电磁场对其影响。

为了克服电子器件和电信号对环境的高敏感性，且随着低损耗光纤的研制成功，光纤材料作为辐照探测材料得到了发展和初步应用。光纤材料主要由石英玻璃组成，其中可掺杂P、Ge、稀土粒子等元素来调节光纤折射率和光纤发光特性，同时也提高光纤对高能射线的敏感度。在辐照环境中，光纤中会形成很多缺陷，这些缺陷导致光纤的传输损耗增加，产生辐致损耗(Radiation Induce Attenuation，RIA)效应。基于这种RIA效应，可以探测高敏光纤所吸收的辐照总剂量以及所受到的剂量率。相对于传统核探测方法，光纤辐射探测有几下优点：1、光纤损耗小，可远程探测。光纤损耗<0.18dB/km，可以把监测站设置到距离探测点数十甚至数百公里，保证监测站安全监测；2、光纤探测器采用全光信号，不易受到电磁辐射的干扰，也不会受到电力中断的影响；3、光纤物理化学性能稳定，光纤做成光缆，可以铺设地上使用20年，具有很好的耐压、耐温等性能；4、光纤材料密度小，且弯曲半径小，可做成轻便的辐照探测器。

然而，光纤核辐射探测虽然发展多年，在实际应用中却没有得到广泛的推广，其中一个重要的原因是因为光纤辐照饱和剂量小，不适合大剂量辐照探测。对于高辐照敏感光纤(0.01Gy/h)其辐照饱和剂量只有10Gy左右，因此它的有效监测时间最长约1000小时，这就导致光纤核辐照探测装置需要经常更换高敏光纤，极大增加了系统更换成本。即使对于高饱和剂量辐照光纤(目前报道最高的饱和辐照剂量为1200Gy，敏感度>>0.01Gy/h)也不能满足超长工作时间的要求。

因此，要实现光纤辐照监测系统的长时间有效工作和低更换成本，γ射线导致的辐照光纤内的传输损耗要要远离饱和状态。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光纤辐照监测装置及监测方法，由此解决目前高辐照敏感辐照光纤寿命过短的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光纤辐照监测装置，包括：辐照漂白激光光源1，功率计5，光纤时域反射仪3，宽带光谱光源4，高精度光谱仪8，辐照光纤7、正向合束器6以及反向合束器2；

其中，所述辐照漂白激光光源1的输出光纤与所述反向合束器2的输入端熔接；所述反向合束器2分别与所述功率计5以及所述正向合束器6通过光纤熔接实现连接；所述宽带光谱光源4的输出光纤与所述正向合束器6的泵浦端熔接；所述光纤时域反射仪3的尾纤输出为单模光纤，并与所述正向合束器6的种子端熔接；所述正向合束器6的输出端与所述辐照光纤7熔接；所述辐照光纤7与所述高精度光谱仪8跳线熔接；