[发明专利]一种空气氚的探测部件和探测器

说明书

本发明公开了一种空气氚的探测单元，特点是包括具有多个平面的透明导光材料体，透明导光材料体的至少一个平面上设有GAGG:Ce闪烁体；透明导光材料体至少一个平面抵接有至少一个光电转换器；光电转换器焊接在电路板上，电路板上设有信号引出体；优点是：该探测器可高效率测量空气中氚放出的低能β粒子并能甄别掉被测气体中其他核素产生的高能β、高能γ及氡和氡子体产生的α粒子所产生的信号。

技术领域

本发明涉及辐射探测领，具体涉及一种空气氚的探测单元、探测部件和探测器。

背景技术

空气中氚的监测现有的探测器有流气电离室、正比计数器、闪烁体、液闪等。

流气电离室又有单电离室、差分式γ补偿电离室、补正电极式丝壁电离室、选择性同轴电离室。这些电离室有这么多变种的目的是要解决探测器外γ干扰、电离室内壁氚污染、对气体中其他核素放出的高能β的去干扰等问题。因电离室本身是工作在饱和吸收状态，没有信号倍增，所以测量的信号微弱，所采取的差分、补正极、同轴都是在电离室技术条件下为了克服γ干扰、内壁氚污染、其他核素放出的高能β等问题的补救措施，受限于电离室的工作原理上的小电流、大体积的弱点，这些措施都只能有限的解决这些问题。

正比计数器也是氚测量的一种方法，因其相对于电离室来说，能对氚放出的β粒子在工作气体中产生的带电粒子有物理放大作用，这种方法可以把氚测量的探测下限相对于电离室来说，进一步降低。但正比计数器测量时，需要工作气体，要把被测的气体混到工作气体中，才可以正常测量。也就意味着正比计数器工作的时候，需要常备工作气体，这限制了正比计数器方法的现场使用。虽然也有直接把被测气体干燥之后流入正比计数器的方法，但又额外增加了干燥等设备，引入了不安全因素。

闪烁体测量法，使用塑料闪烁体或者NaI(Tl)等闪烁探测器直接测量氚，特别是对于含有氚化水蒸气HTO 的气体。闪烁体测量法主要问题是污染即记忆效应问题。污染可能产生于氚同有机闪烁体材料中的氢交换，或氚化水蒸气被吸湿晶体如NaI(Tl)的吸收等。这种方法的另外一个不可克服的问题是，闪烁体产生的荧光要被光电倍增管测量，而光电倍增管的体积大，又有600V以上的直流高压，这些不利条件限制了对闪烁体法采取进一步措施来克服γ干扰、内壁氚污染等不利因素。

液闪测量法，是一种高灵敏的测量空气中氚的方案。氚在空气中可以元素氚的形态(HT、DT、T₂)或以水蒸气的形态(HTO、 DTO、T₂0)存在，对气态氚通过高温加热与空气中的氧反应转换成HTO、 DTO、T₂0，通过鼓泡法取样等把氚富集变成氚化水，再用液闪测量富集的氚化水来完成对空气中的氚的活度浓度测量。整个过程时间周期长、费用高、不适用在线测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空气氚的探测单元、探测部件和探测器，其可高效率测量空气中氚放出的低能β。

有鉴于此，本发明提出一种空气氚的探测单元，包括：具有多个平面的透明导光材料体，所述透明导光材料体的至少一个面上设有GAGG:Ce闪烁体（发明中，GAGG:Ce闪烁体为Ce:GAGG闪烁晶体）；所述透明导光材料体至少一个面设有光电转换器；所述光电转换器焊接在电路板上，所述电路板上设有信号引出体。

进一步地，空气氚的探测单元上设有固定机构配合体。

进一步地，所述GAGG:Ce闪烁体的厚度大于0.05，且小于1mm。

所述GAGG:Ce闪烁体与所述透明导光材料体之间紧密接触，可选择光学胶将二者黏贴。

进一步地，所述高透明导光材料体为石英玻璃体，不含氢的高平均原子序数的石英玻璃体作为闪烁体的载体来测量氚，避免了用塑料闪烁体时氚置换塑料闪烁体中的氢，从而大大降低了氚对探测器的污染。

进一步地，所述石英玻璃体的形貌为直六面体。