[實(shí)用新型]一種用于輻射劑量率測(cè)量的光纖探測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220633659.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN202975341U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫光智;賈靖軒;曾樂;畢明德;王維偉;金坦;吳榮俊;郭智榮;左亮周
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號(hào): G01T1/20
• 分類號(hào): G01T1/20
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎;馮衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及核輻射防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種用于輻射劑量率測(cè)量的光纖探測(cè)器，用于測(cè)量γ輻射劑量率。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)設(shè)備多采用對(duì)γ射線敏感的介質(zhì)，如惰性氣體、閃爍體、半導(dǎo)體、液閃等，將輻射信號(hào)直接或間接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程測(cè)量。如采用電離室、G-M計(jì)數(shù)管、半導(dǎo)體等核輻射探測(cè)器直接將γ射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，或采用閃爍體耦合光電倍增管，首先將γ射線轉(zhuǎn)換為次級(jí)閃爍光信號(hào)，由光電倍增管等光電器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再進(jìn)行測(cè)量。這類探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是輸出的信號(hào)為電信號(hào)，便于直接放大處理。缺點(diǎn)是氣體探測(cè)器尺寸很大，而半導(dǎo)體、光電倍增管等電子學(xué)器件耐輻照性能差，測(cè)量強(qiáng)輻射場(chǎng)時(shí)需要很大尺寸的屏蔽體。同時(shí)，核探測(cè)器輸出的電信號(hào)一般都是弱信號(hào)，傳輸時(shí)很容易受到外界電磁環(huán)境的干擾，在電磁環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合無法使用。一些不需要輔助電路的探測(cè)器，如熱釋光片、化學(xué)劑量計(jì)等累積劑量計(jì)，雖然可以在強(qiáng)電磁場(chǎng)區(qū)域使用，但只能通過離線的方式，將劑量計(jì)放入輻照?qǐng)鰞?nèi)輻照一定時(shí)間后取出測(cè)量，獲取過去一段時(shí)間內(nèi)的累積輻射劑量，進(jìn)而反推出該時(shí)間段內(nèi)的平均輻射劑量率，無法對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種無輔助電信號(hào)條件下進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)γ輻射劑量率的光纖探測(cè)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用范圍廣、探測(cè)效率高。

本實(shí)用新型的目的是通過如下措施來實(shí)現(xiàn)的：一種用于輻射劑量率測(cè)量的光纖探測(cè)器，包括用于接收γ射線的閃爍體探頭，光纖轉(zhuǎn)接頭、塑料光纖光導(dǎo)及光電倍增管，所述閃爍體探頭由圓柱形閃爍體，及其外圍包覆的一層反光層組成，僅在閃爍體一端面留有閃爍光出射的窗口，光纖轉(zhuǎn)接頭為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)中心設(shè)有通孔，光纖轉(zhuǎn)接頭的底部與閃爍體探頭相連，光纖光導(dǎo)的光纖芯穿過通孔與閃爍體窗口耦合，耦合光纖光導(dǎo)將閃爍體發(fā)出的閃爍光傳輸?shù)竭h(yuǎn)程測(cè)量端。光纖光導(dǎo)另一端與光電倍增管耦合后輸出電流信號(hào)。

在上述技術(shù)方案中，為了提高閃爍光的收集效率，采用折射率和塑料光纖芯材接近的有機(jī)玻璃（PMMA）制作光纖轉(zhuǎn)接頭，其圓臺(tái)底部直徑和閃爍體窗口直徑相同，頂部直徑和光纖外徑相同，沿圓臺(tái)軸線開有一與光纖芯材直徑相同的通孔。安裝時(shí)，光纖一端切去一段皮層，該皮層為在光纖芯外折射率比芯材小的包層，將光纖轉(zhuǎn)接頭套在光纖芯外部，轉(zhuǎn)接頭頂部與光纖皮層端面緊密配合，底部與光纖端面平齊，并與閃爍體窗口耦合。所有接觸面均采用光學(xué)膠粘接，該光學(xué)膠采用閃爍體發(fā)光波段內(nèi)完全透射的材料，以減少對(duì)閃爍光的吸收。

在上述技術(shù)方案中，所述光纖轉(zhuǎn)接頭及與光纖轉(zhuǎn)接頭銜接的2~3cm的光纖光導(dǎo)端外圍包覆聚四氟乙烯薄膜做漫反射層，再在聚四氟乙烯薄膜外包覆鋁箔做反射兼蔽光層，其余部分的光纖光導(dǎo)外圍包覆一層鋁箔做蔽光層。由于閃爍體的發(fā)光面一般大于光纖橫截面，采用轉(zhuǎn)接頭后，原本從光纖外圍泄漏出去的閃爍光進(jìn)入轉(zhuǎn)接頭，在圓臺(tái)錐形面上發(fā)生漫反射后，可以進(jìn)入光纖芯中繼續(xù)傳播，有利于提高進(jìn)入光纖光導(dǎo)的初始光子數(shù)。閃爍光在光纖光導(dǎo)中傳輸?shù)綔y(cè)量端后，由光電倍增管將閃爍光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，采用電流積分技術(shù)測(cè)量。為了消除自然光對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，光纖光導(dǎo)外圍包覆一層鋁箔做蔽光層。

與傳統(tǒng)的γ輻射劑量率探測(cè)器相比，本實(shí)用新型探測(cè)器既利用了探測(cè)效率非常高的閃爍體作為射線接收介質(zhì)，射線接受體尺寸可以做得比較小，適合于弱γ輻射場(chǎng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，又利用了光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)不會(huì)受外界電磁環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)。因此，本實(shí)用新型特別適合于電磁環(huán)境復(fù)雜、測(cè)量空間狹小的各種強(qiáng)度γ輻射場(chǎng)輻射劑量率的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。為了提高閃爍體發(fā)出的閃爍光的收集和傳輸效率，一方面，設(shè)計(jì)了光纖轉(zhuǎn)接頭及反射層結(jié)構(gòu)，使盡可能多的閃爍光耦合進(jìn)入光纖內(nèi)，另一方面，采用較大直徑的塑料光纖做光導(dǎo)，減少閃爍光在傳輸過程中的丟失。塑料光纖柔韌性較好，機(jī)械強(qiáng)度較SiO₂光纖高，方便空間幾何環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合布置。同時(shí)，在信號(hào)處理方面，采用電流積分測(cè)量法，一方面可以測(cè)量能量很低的γ射線，另一方面，可以提高由于單個(gè)γ射線激發(fā)產(chǎn)生的閃爍光數(shù)量有限，導(dǎo)致傳輸?shù)焦怆姳对龉軙r(shí)光子少而引起信噪比下降的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型用于輻射劑量率測(cè)量的光纖探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型中光纖轉(zhuǎn)接頭沿軸線剖面圖。

圖3為本實(shí)用新型中閃爍體探頭、光纖轉(zhuǎn)接頭及光纖光導(dǎo)耦合形式的一種實(shí)施例。