[发明专利]海洋原位反符合屏蔽γ能谱仪

说明书

技术领域

本发明属于海洋放射性检测技术领域，具体地说，是涉及一种用于对海洋环境进行放射性检测的γ能谱仪。

背景技术

海洋中的放射性核素包括天然放射性核素和人工放射性核素。天然放射性核素包括三大天然放射性核素、独立的长寿原生核素和宇生核素；人工放射性核素是20世纪以来由于人类利用原子能而产生的放射性核素，如核电站、核弹、核潜艇等，这就使得海洋环境中出现了人工放射性污染。

当海洋中的放射性核素衰变产生的射线作用到海洋生物机体上时，就会将其能量传递给机体中的分子、细胞、组织和器官，从而引起机体中的分子、细胞、组织和器官的形态和功能发生变化，甚至出现致癌作用或者遗传效应，由此导致海洋食物链甚至人类食物链遭受污染，严重影响着人类的生命安全。因此，对海洋的放射性监测日益受到人们的重视。

目前，公知的海洋原位γ能谱仪仅依靠单一的传感器进行γ射线的检测工作，无法避免搭载平台的射线和宇宙射线及宇宙射线的次生射线对于低本底测量环境下的海洋放射性核素的影响，从而导致测量结果的不准确。

发明内容

本发明为了解决现有海洋原位γ能谱仪所存在的无法避免搭载平台的射线和宇宙射线及其次生射线干扰的不足，提供了一种海洋原位反符合屏蔽γ能谱仪，可以抑制海洋环境的本底辐射，降低γ能谱仪的探测下限。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海洋原位反符合屏蔽γ能谱仪，包括上下相对设置的两个NaI(Tl)晶体探测器，位于上方的为反符合探测器，位于下方的为主探测器；在反符合探测器的外部设置有屏蔽罩；通过两个NaI(Tl)晶体探测器产生的检测信号传输至信号处理电路，所述信号处理电路对主探测器输出的检测信号进行记录，并在同一射线被所述的两个NaI(Tl)晶体探测器都接收到时，消除该γ射线的检测记录。

其中，所述屏蔽罩优选设计成层结构的复合屏蔽罩，由外向内依次为不锈钢外壳、镉吸收片、内铅环和无氧铜内衬，可减小搭载平台的射线和宇宙射线及其次生射线的软成分。

进一步的，在所述反符合探测器和主探测器中分别设置有一NaI(Tl)晶体，两个NaI(Tl)晶体上下相对设置；在每个NaI(Tl)晶体上分别设置有光电倍增管，通过光电倍增管放大检测信号并输出至所述的信号处理电路。

为了使穿过上视NaI(Tl)晶体的宇宙射线能够尽可能地入射到下视NaI(Tl)晶体中，优选设置两个NaI(Tl)晶体的相邻面的面积形状相同，且上下完全相对。

为了在满足防水要求的同时，使人工射线能够尽可能地被主探测器接收到，在所述主探测器的外部设置有具有很小光电吸收截面的乙缩醛材料制成的罩壳。

进一步的，在所述反符合探测器和主探测器之间设置有铅钢合金隔板，所述屏蔽罩和罩壳固定在所述的铅钢合金隔板上。铅钢合金隔板的厚度可以屏蔽海洋放射性核素的射线，以减少穿过下视晶体进入上视晶体的射线。

又进一步的，所述γ能谱仪通过搭载平台投放入海水中，所述搭载平台可以为船体或者浮标；当所述搭载平台为浮标时，在浮标中开设上下贯通的竖井，在竖井中安装有支架，在所述支架的底部安装所述的γ能谱仪。

优选的，所述检测信号为脉冲信号，当所述主探测器或反符合探测器接收到入射射线时，输出一个幅度与入射射线的能量相对应的脉冲信号至所述的信号处理电路；所述信号处理电路对主探测器输出的脉冲信号进行记录，根据脉冲信号的幅度分析出射线的能量，形成能谱图；当信号处理电路检测到反符合探测器和主探测器同时输出脉冲信号时，消除所述的脉冲信号。

作为所述信号处理电路的一种优选电路组建方式，在所述信号处理电路中设置有两个前置放大器、两个可控放大器、两个模数转换电路和一个主控单元；所述反符合探测器输出的检测信号，依次经第一前置放大器和第一可控放大器进行信号放大，并经第一模数转换电路进行模数转换后，生成数字信号输出至主控单元；所述主探测器输出的检测信号，依次经第二前置放大器和第二可控放大器进行信号放大，并经第二模数转换电路进行模数转换后，生成数字信号输出至主控单元；所述主控单元根据接收到的数字信号生成能谱图。