[发明专利]一种用于高氡本底的α表面污染检测仪及检测方法

说明书

本发明公开了一种适用于高氡本底的手持式α表面污染检测仪及检测方法，检测仪包括前置探头、二次仪表和屏蔽电缆。前置探头设置有探测器、电荷灵敏前置放大器和手持电磁屏蔽盒，探测器为前端设有浅凹槽和遮光镀层的PIPS或CZT；二次仪表包括脉冲调理单元、ADC模数转换单元、FPGA数字信号处理单元、控制单元、输入输出单元、电源伺服单元及一体化的手持电磁屏蔽盒；前置探头和二次仪表通过屏蔽电缆与多芯航空插头连接。针对平面型污染选用探测面积较大的探头，对异面型的污染选用探测面积较小的探头，通过能区计数法可有效甄别环境氡钍及子体对关心核素表面α污染测量的干扰，并可应用于放射性气溶胶取样后滤膜的快速甄别测量。

技术领域

本发明涉及辐射防护监测领域，更为具体的，涉及一种适用于高氡本底的手持式α表面污染检测仪及检测方法。

背景技术

目前国内外的手持式α表面污染仪主要采用在光导材料上涂覆对γ射线、β粒子、中子等不敏感的薄层ZnS：Ag闪烁体，进而基于光电倍增管或SiPM等光电转换器件收集α粒子激发闪烁体的荧光，信号经调理放大后通过脉冲幅度卡阈计数识别有无α污染，其优点是价格低廉，且探测面积可以根据需要做得比较大，如该类设备中常用的是由西安核仪器厂研发的FJ-2207型表面污染仪，其测量面积为50cm²。但由于ZnS：Ag闪烁体的能量分辨较差，难以对环境氡钍及衰变子体与待测关心核素出射的α粒子进行阈值以上的能量甄别，易造成本底计数干扰。

另外，前期相关的产品还有基于探测面积较小的金硅面垒探测器开发的α点测仪(核电子学与探测技术，2003年第23卷第6期P580-582)，但目前也只对输出的脉冲只进行卡单一阈值后进行计数，尚没有利用其能量分辨较高的甄别特性。

以上两种计数型的表面污染监测设备在高氡本底的场景，如在地下、坑道、洞库等通风条件较差的场所，无法在开展涉核辐射监测工作中准确判明是否存在关心核素的α表面污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，基于环境氡钍及子体出射的α粒子比常见锕系核素发射的α粒子能量高的物理事实，提供一种用于高氡本底的手持式便携α表面污染检测仪及检测方法，通过能区计数可甄别环境氡钍及子体对关心核素表面α污染测量的干扰，有效提高了检测精度；并可应用于放射性气溶胶取样后滤膜的快速甄别测量，进一步拓展了应用场景和使用范围。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种用于高氡本底的α表面污染检测仪，包括前置探头、二次仪表和屏蔽电缆。所述前置探头集成设置有探测器和电荷灵敏前置放大器及手持电磁屏蔽盒，探测器为前端设置有浅凹槽和镀层遮光的一体化PIPS或CZT，输出端设置有与电荷灵敏放大器匹配的转接模块；所述二次仪表包括脉冲调理单元、ADC模数转换单元、FPGA数字信号处理单元、控制单元、输入输出单元、电源伺服单元和一体化的手持电磁屏蔽盒，其中在脉冲调理单元与ADC模数转换单元之间，ADC模数转换单元与FPGA数字信号处理单元之间，以及脉冲调理单元、ADC模数转换单元、FPGA数字信号处理单元、输入输出单元、电源伺服单元与控制单元之间均设有匹配的连接；所述屏蔽电缆为多芯屏蔽电缆；所述前置探头通过多芯航空插头与多芯屏蔽电缆连接，多芯屏蔽电缆通过多芯航空插头与二次仪表连接。

进一步地，所述一体化PIPS或CZT探测器的前端凹槽槽深为1mm。

进一步地，所述一体化PIPS或CZT探测器的遮光镀层材质为铝。

进一步地，所述前置探头的探头保护盖子设置有擦拭样品支撑环。

进一步地，所述前置探头设置有圆柱形的手持电磁屏蔽盒，材质为铝合金。

进一步地，所述电荷灵敏前置放大器与电磁屏蔽盒通过BNC转接头焊接固定，电磁屏蔽盒的底部与探测器通过BNC转接头扣紧连接，可方便拆卸更换探测器。

进一步地，所述FPGA数字信号处理单元具备滤波成形、基线恢复、幅度转换及谱分能区统计功能。