[實用新型]超低本底α電離室

有效

• 申請號: 201420766440.3
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN204696075U
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 姚順和;楊巧玲;姚艷玲;呂曉俠;刁立軍;陳細林;汪建清;郭曉清;孟軍;邢雨
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H01J47/02
• 分類號: H01J47/02;G01T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于放射性測量技術領域，具體涉及一種用于測量超低本底α樣品的超低本底α電離室。

背景技術

在環境監測、基礎物理實驗、新型材料生產特別是微電子元件封裝材料生產中對低本底甚至超低本底α測量的需求不斷增加。尤其是隨著半導體生產工藝進入更精細的納米水平，操作電壓變得更低，在這種條件下電離輻射引起的軟錯誤(Soft?Error)將成指數增加。為了使這種錯誤率不影響電子產品的性能，就要求封裝材料中的α放射性盡可能小。因此，亟需相應的超低本底α測量裝置對材料中的α發射率進行檢測。

目前，測量低本底α樣品的α發射率主要采用氣體探測器和半導體探測器。氣體探測器主要包括大面積屏柵電離室和大面積流氣式正比計數器。氣體探測器的α本底主要來自于探測器材料中天然的α放射性，其降本底的方法是選擇本底盡可能低的探測器材料。這種方法已經達到了極限，仍很難滿足對超低本底α樣品測量的需求。同樣，對于半導體探測器，除了受到探測器材料自身的α本底之外，同時還受到宇宙射線的影響，也很難滿足超低本底測量的需求。目前，還沒有一種能夠對探測器材料本身的α發射率進行甄別和剔除的超低本底α電離室。

實用新型內容

(一)實用新型目的

根據現有技術所存在的問題，本實用新型提供了一種能夠對電離室本身材料的α發射率進行甄別和剔除、用于測量超低本底α樣品的電離室。

(二)技術方案

為了解決現有技術所存在的問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

超低本底α電離室，該電離室包括一個圓柱形的腔體和屏蔽體，其中腔體位于屏蔽體內且位于屏蔽體底部的中心位置；腔體頂部的下表面設置有圓形的陽極和圓環形保護極，陽極和保護極的工作電壓相同且均作為收集極，陽極、保護極及圓柱形腔體頂部的圓心位置一致，保護極位于陽極的外側且與陽極之間絕緣；腔體的底部設置有樣品托，同時也作為陰極；陽極和陰極之間的距離為常壓下α粒子在電離室工作氣體中射程的2～5倍。

優選地，陽極、保護極及陰極的材質為金屬。

優選地，陽極、保護極及陰極的材質為銅。

優選地，腔體的材質為塑料。

優選地，屏蔽體的材質為不銹鋼。

優選地，腔體的材質為尼龍。

優選地，腔體底部的樣品托為抽屜式結構，便于換樣。

優選地，陽極和保護極之間留有0.1～1cm的間隙。

優選地，保護極的寬度為常壓下α粒子在電離室工作氣體中射程的0.5～1.5倍。

(三)有益效果

本實用新型提供了一種超低本底α電離室，該電離室利用其對宇宙射線和周圍γ射線不靈敏且α本底主要來自于電離室內壁表面的特點，合理設計電離室腔體、保護極、陽極及陰極的位置、形狀、大小等，對來自電離室腔體內壁的α粒子進行甄別和剔除，使得該電離室能夠對超低本底α樣品進行測量。具體原理為：

根據電離室的結構，將α粒子的來源依據產生的位置不同可分為來自陽極的本底α_陽、來自側壁的本底α_側以及來自樣品的粒子α_樣。

由于α粒子的能量在5MeV左右，常壓下在電離室工作氣體中的射程約為5cm左右。通過對電離室極間距的合理設計，使從陽極發射的本底α_陽產生的電離電荷和從陰極上放置的樣品發射的粒子α_樣產生的電離電荷到達陽極的距離不同。在飽和電壓下，兩者電荷收集時間不同，即輸出脈沖信號的上升時間不同。以陰、陽極之間極間距為常壓下α粒子在電離室工作氣體中射程的3倍為例，則兩者脈沖信號上升時間也至少為3倍關系。根據脈沖信號上升時間的差異，就可以甄別出發射的α粒子來源于陽極還是樣品。

保護極的尺寸為常壓下電離室工作氣體射程的0.5～1.5倍。來自側壁的本底α_側就會在保護極上產生一個幅度較大信號，當然也可能在陽極產生一個幅度較小的信號。而來自于樣品的粒子α_樣則不會在保護極上產生信號或者產生幅度較小的信號。因此，就可以通過分析保護極和陽極信號幅度的相對關系甄別出來自于側壁的本底α_側。

此外，陰極也即樣品托，由于α粒子穿透能力弱。將樣品覆蓋在樣品托上時，也消除了陰極可能產生的本底。

附圖說明

圖1是電離室結構的剖面示意圖，其中1是陽極，2是保護極，3是屏蔽體，4是腔體，5是樣品托；

圖2是電離室三維剖面示意圖，其中3是屏蔽體，4是腔體；