[发明专利]一种基于叠层闪烁体的放射性氙β-γ符合探测器

说明书

本发明提供了一种基于叠层闪烁体的放射性氙β‑γ符合探测器。本探测器采用单个光电倍增管读取各闪烁体的闪烁光，并基于脉冲波形分析实现β‑γ符合测量，实现了对传统β‑γ符合探测器结构及配套读出电子学的大幅简化；此外，本专利采用NaI(T1)与塑料闪烁体腔室结构设计的探测器呈全包围探测结构，各层闪烁体尺寸合适，具有探测效率高、成本低的特点；可适用于环境流出物监测中极为重要的示踪核素、核爆事件监测，核反应堆运行安全监测以及核事故泄漏水平评价等领域，还可用于医用同位素生产，乏燃料贮存场所及核材料后处理等过程中泄漏气体的放射性监测。

技术领域

本发明涉及环境流出物监测领域，具体涉及一种基于叠层闪烁体的放射性氙β-γ符合探测器。

背景技术

氙是一种化学性质稳定的惰性气体核素，自然环境中的放射氙主要来自核爆、核医药生产以及核电站运行过程中核材料的裂变反应，是环境流出物监测中极为重要的示踪核素，被广泛用于核爆事件监测，核反应堆运行安全监测以及核事故泄漏水平评价等。目前放射性氙的测量，一般采用高纯锗伽马谱仪和传统的β-γ符合探测器，探头结构复杂，价格昂贵，运行和维护成本较高，同时体积庞大，仅适合安装在固定台站。

传统的β-γ符合探测器采用多个光电倍增管分别读取不同闪烁体的信号，通过人为设定的符合时间窗，实现符合测量，由于每个光电倍增管还需配备相应电子学，固探头结构及数据采集系统均较为复杂，探测器的刻度及调试极为不便。近年来，提出了一种基于CsI(T1)的闪烁探测器，通过单个光电倍增管同时读取塑料闪烁体与CsI(Tl)晶体的信号，并基于脉冲波形分析技术实现放射性氙的β-γ符合测量，大幅度简化了探头结构。但CsI(Tl)晶体含有微量的¹³⁷Cs，不利于极低放射性测量，且输出信号幅度较低，容易导致低能γ信号的丢失。而NaI(Tl)晶体具有能量分辨好，放射性本底低，信号幅度高等优点，但机械加工难度极大，尚无基于NaI(Tl)的叠层式β-γ符合探测器成品可供使用。

针对现有放射性氙探测器结构复杂，价格昂贵和体积庞大等缺陷，现亟需研究出一种新的放射性氙β-γ符合探测器。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单、体积小、成本低且性能优异的基于叠层闪烁体的放射性氙β-γ符合探测器。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：一种基于叠层闪烁体的放射性氙β-γ符合探测器，该探测器包括气体管路I、气体管路II、探测器外壳、无机闪烁体塞块、安瓿型塑料闪烁体、阱型无机闪烁体、光电倍增管，其连接关系是：所述气体管路I与气体管路II之间设有阀门，阀门和探测器外壳通过紧固套筒连接；安瓿型塑料闪烁体与气体管路II连接，形成放射性氙样品腔室；无机闪烁体塞块与阱型无机闪烁体围绕于安瓿型塑料闪烁体周围，呈近似全包围探测结构；光电倍增管采用光导耦合至阱型无机闪烁体的端面。

优选的，所述的基于叠层闪烁体的放射性氙β-γ符合探测器还包括电子学模块、高压接口、信号接口，其中，电子学模块设有适配光电倍增管的分压电路。

优选的，安瓿型塑料闪烁体与气体管路II通过密封垫圈I、密封垫圈II密封连接。

优选的，所述阱型无机闪烁体外周包有反光层，探测器外壳与反光层之间填充有探测器填充材料。

优选的，密封垫圈I和密封垫圈II材料为聚四氟乙烯，探测器填充材料材料为环氧树脂，反光层材料为聚四氟乙烯薄膜。

优选的，所述光电倍增管选用R6233-100、R1307、CR160中任一种。

优选的，所述探测器外壳材料为真空电解的纯度大于99.95％的高纯无氧铜；所述的无机闪烁体塞块、无机闪烁体材料均为NaI(Tl)。

优选的，所述安瓿型塑料闪烁体壁厚为1mm～2mm，底部外径不小于20mm，颈部外径不大于9mm；所述阱型无机闪烁体13外直径不小于70mm；所述探测器外壳厚度为2～5mm。