核科學(xué)技術(shù)新進(jìn)展

1、 2、2粒子發(fā)射率標(biāo)準(zhǔn)裝置主要技術(shù)指標(biāo)一 快充式多絲正比計(jì)數(shù)器的硬件組成二 多絲正比室的制作三匯報(bào)目錄CONTENTS 多絲正比室測(cè)量性能四 結(jié)論五一、 2、2粒子發(fā)射率標(biāo)準(zhǔn)裝置主要技術(shù)指標(biāo)粒子發(fā)射率標(biāo)準(zhǔn)裝置主要技術(shù)指標(biāo) 探測(cè)效率:對(duì)粒子: 95%； 對(duì)粒子(最大能量0.15MeV) : 90%。 本底計(jì)數(shù)率: 0.05/min cm2； 0.5/min-cm2。 測(cè)量重復(fù)性: 2% (計(jì)數(shù)率104)。 穩(wěn)定性: 1.5% (48h)。 表面發(fā)射率測(cè)量范圍: : (102106) 粒子/2 sr*min； : (103106) 粒子/2 sr*min。 表面發(fā)射率測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度: 4%

2、 (k=2)二 、快充式多絲正比計(jì)數(shù)器的硬件組成 快充式多絲正比計(jì)數(shù)器硬件釆集系統(tǒng)由計(jì)數(shù)采集箱計(jì)數(shù)采集箱、流氣控制箱流氣控制箱和上位機(jī)上位機(jī)組成。 其中多絲正比室用來(lái)放置被測(cè)樣品； 計(jì)數(shù)采集箱用來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、觀別和計(jì)數(shù)； 正比室內(nèi)反應(yīng)氣體的抽氣放氣由流氣控制箱控制； 上位機(jī)可對(duì)整個(gè)儀器進(jìn)行控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、分析和保存。二 、快充式多絲正比計(jì)數(shù)器的硬件組成三 、多絲正比室的制作 多絲正比室的陽(yáng)極是有一排平行等距離平行等距離的極細(xì)的金屬絲組成,固定在絕緣框架上，安置在兩個(gè)陰極平面之間。上方的陰極平面是由金屬板組成，而下層的金屬平面則是由金屬絲繞制而成。氣體入口和氣體出口用于氣體的送入和流通

3、,氣體電離被限制在密封室內(nèi)，放射性樣品通過(guò)送樣抽屜送入多絲正比室。在工作時(shí)陽(yáng)極絲和陰極之間加直流高壓，陽(yáng)極絲與電子電路相連，脈沖信號(hào)從陽(yáng)極絲上取出后,經(jīng)過(guò)放大、甄別、整形后送入單片機(jī)進(jìn)行處理。三 、多絲正比室的制作 (1)活性測(cè)樣面積：1521cm2； (2)多絲室體積：39cm長(zhǎng)x39cm寬x7cm高； (3)陰極平面組成：100um不銹鋼絲絲狀平面，間距1cm (4)陽(yáng)極絲組成：半徑為10um日本產(chǎn)渡金鎢絲5根； (5)電源：市電 220 V 50 Hz；(6)流氣速度：0200sccm； (7)多絲正比室框架：環(huán)氧樹(shù)脂纖維板；(8)密封室：鋁制，無(wú)窗四 、多絲正比室測(cè)量性能 (1)氣體放

4、大倍數(shù) 氣體放大倍數(shù)，即輸出脈沖的幅度。 多絲正比計(jì)數(shù)器和正比計(jì)數(shù)器同樣工作在正比區(qū)正比區(qū)，帶電粒子在多絲正比室中引起工作氣體電離，產(chǎn)生初級(jí)電離生成初級(jí)離子對(duì)。初級(jí)離子對(duì)在電場(chǎng)的作用下，會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生次級(jí)電離，大部分的次級(jí)電離的貢獻(xiàn)是由于陽(yáng)極絲附近的雪崩效應(yīng)。對(duì)于每對(duì)于每次電離，次級(jí)離子對(duì)的數(shù)目是初級(jí)粒子對(duì)的固定倍數(shù)，這個(gè)倍次電離，次級(jí)離子對(duì)的數(shù)目是初級(jí)粒子對(duì)的固定倍數(shù)，這個(gè)倍數(shù)就是氣體放大倍數(shù)。數(shù)就是氣體放大倍數(shù)。影響氣體放大倍數(shù)的因素主要有陽(yáng)極絲的粗細(xì)，氣體成分，和工作高壓。四 、多絲正比室測(cè)量性能 (2)計(jì)數(shù)率坪曲線 計(jì)數(shù)率坪曲線一般是指計(jì)數(shù)率一高壓坪曲線計(jì)數(shù)率一高壓坪曲線,即其計(jì)數(shù)率與高壓

5、的關(guān)系曲線。對(duì)于一臺(tái)性能正常的多絲正比室,改變儀器的工作高壓時(shí),計(jì)數(shù)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)坪區(qū),故稱之為坪曲線。 由于脈沖的幅度是由高壓升高而變化的,所謂的坪區(qū)其實(shí)是指計(jì)數(shù)率基本保持不變,一般有一定的斜率。能觀察到明顯坪曲線是室正常工作的一項(xiàng)必須的指標(biāo)，在坪區(qū)儀器的計(jì)數(shù)率不容易受工作電壓的擺動(dòng)產(chǎn)生較大的影響，儀器的工作電壓一般選取在坪曲線中間的位置。一般我們希望坪的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，因?yàn)槠旱奈恢糜绊懝ぷ麟妷旱倪x擇，我們希望坪的位置靠前因此工作電壓能較低。四 、多絲正比室測(cè)量性能 (3)時(shí)間分辨能力 多絲正比計(jì)數(shù)器的時(shí)間分辨能力是指兩個(gè)脈沖區(qū)別開(kāi)的最兩個(gè)脈沖區(qū)別開(kāi)的最小時(shí)間間隔小時(shí)間間隔。時(shí)間分辨能力直接影響對(duì)高

6、發(fā)射率的放射源的計(jì)數(shù)。 時(shí)間分辨能力主要由兩部分構(gòu)成，一是多絲正比室探測(cè)到一個(gè)粒子后，一直到能探測(cè)到下一個(gè)粒子的間隔時(shí)間也就是多絲正比室的死時(shí)間。影響這部分時(shí)間的因素主要有氣體的選擇，室的工藝，工作高壓和入射粒子的類型。第二部分是電子學(xué)電路處理的時(shí)間。四 、多絲正比室測(cè)量性能 (4)探測(cè)效率 探測(cè)效率是指在多絲正比室中發(fā)射的粒子能被探測(cè)到旳幾率。在理想條件下，多絲正比計(jì)數(shù)器的探測(cè)效率接近100%，但受諸多因素的影響，比如對(duì)于高發(fā)射率的平面源測(cè)量，如果時(shí)間分辨能力差容易產(chǎn)生漏計(jì)數(shù)造成計(jì)數(shù)率低，放大倍數(shù)不夠容易受到噪聲干擾。 (5)空間分辨能力 空間分辨能力是指把入射粒子的空間位置分辨開(kāi)的能力，也

7、就是把入射粒子位置分辨的最小距離。四 、多絲正比室測(cè)量性能 (6)能量分辨能力 能量分辨能力是指探測(cè)到的脈沖幅度反應(yīng)入射粒子能量的能力探測(cè)到的脈沖幅度反應(yīng)入射粒子能量的能力，即分辨不同能量的入射粒子最小能量差別的能力。因?yàn)檎扔?jì)數(shù)器收集到的初級(jí)和次級(jí)粒子對(duì)正比于粒子產(chǎn)生的初級(jí)離子對(duì)，脈沖幅度能反應(yīng)入射粒子能量的大小。但由于多絲正比室的性質(zhì)和對(duì)時(shí)間分辨能力的要求會(huì)限制能量分辨能力，多絲正比室的能量分辨能力并不理想。五、結(jié)論 2、2粒子發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)裝置：對(duì)于表面發(fā)射率范圍在(102106)粒子/2 sr*min的放射性標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量，探測(cè)效率為99.3%，測(cè)量的重復(fù)性為0.3%，54小時(shí)穩(wěn)定性為1.4%。

8、對(duì)于表面發(fā)射率范圍在(103106)粒子/2 sr*min的放射性標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量，探測(cè)效率為99.9%，測(cè)量重復(fù)性為0.3%，54小時(shí)的穩(wěn)定性為0.9%。系統(tǒng)各項(xiàng)性能好，滿足技術(shù)指標(biāo)要求。參考文獻(xiàn)1任家富,林業(yè)等.多絲正比計(jì)數(shù)器的技術(shù)改造J.核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù),2012,32(11):1317-1319.2林業(yè).快充式多絲正比計(jì)數(shù)器的研制D.成都:成都理工大學(xué),2013.3方金土.基于單片機(jī)控制的、標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量道設(shè)計(jì)J.核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù),2014,34(4):526-530.4劉麗艷,程曉龍,周劍良等.圓柱形涂硼正比計(jì)數(shù)管的性能參數(shù)研究J.核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù),2014,34(3):405-4085張偉華,王志強(qiáng),肖雪夫等.組織等效正比計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)J.原子能科學(xué)與技術(shù)，2014,48(5):930-9336姜志剛,王和義,袁永剛等.基于Benjamin結(jié)果的球形組織等效正比計(jì)數(shù)器氣體放大倍數(shù)的模擬與實(shí)驗(yàn)研究J.核技術(shù),2015,38(8):0802031-0802036.7WANG Xiao-Hu, CHEN Xi