[发明专利]一种具备氡甄别功能的氚测量装置

说明书

本发明涉及核辐射探测技术领域，提供一种具备氡甄别功能的氚测量装置，包括流气电离室、电流放大电路、脉冲放大电路、以及信号处理电路，所述流气电离室收集极连接电流放大电路，对流气电离室中的电流信号进行放大后测量，测量信号包含了氚β粒子与氡alpha粒子的电流信号，所述流气电离室高压极经过隔直电容后连接脉冲放大电路，测量氡alpha粒子产生的脉冲信号。本发明装置结构方便实现，只包含一个探测装置，可以对进入流气测氚电离室内的氡气alpha粒子实时测量与甄别，对氚测量结果精准补偿，补偿后测量结果的总均方差不会进一步增大。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，具体的说是一种具备氡甄别功能的氚测量装置。

背景技术

氚是氢的同位素，氚通常以气态（HT或T2）和氧化物（HTO或T2O）的状态存在，它是一种低能β放射性核素，β粒子的最大能量为18.6KeV，环境中氚浓度过高会造成人员的辐射危险，因此需要对空气中的氚浓度实时测量，以确保人员的安全。氚β粒子在空气中的最大射程5mm，难以用普通的β探测器进行探测，通常的方法是采用流气式电离室进行测量。

但是在某些场合使用中，空气中还有氡气的存在，氡气会随着采样空气进入流气电离室。氡是一种放射性气体，衰变发射alpha粒子，能量为5.49MeV。该alpha粒子在流气电离室内部也会产生电离，从而对氚的测量产生干扰，因此需要对空气中氡气的alpha粒子进行甄别与补偿。

为了去除氡气对氚浓度测量的影响，常见的方式是通过补偿测量实现，但是没有同时实现氡的甄别测量。

补偿方式通过两套测量装置共同实现（有时还设有除氚装置），氚测量装置测得氚与氡共同产生的信号，氡补偿装置只测量氡的信号，将二者的测量结果做减法从而实现对氡气的补偿测量。

该方式中设备结构复杂，需要两套测量装置单独测量氚浓度与氡浓度，同时氚测量装置中无法对氡产生的干扰信号进行甄别，而氡补偿装置测得的氡浓度为统计平均值，由于核素衰变的随机性，用该统计平均值对氚测量结果进行补偿势必会导致较大的测量偏差，影响测量结果的稳定性与准确性。

例如氚测量通道中无氡气时测量结果的均方差为，当含有氡气时，测量结果中氡气引入的均方差为，即使通过补偿测量去除氡气对氚测量的影响，但是补偿后测量结果的总均方差依然会增大，为。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具备氡甄别功能的氚测量装置，结构方便实现，只包含一个探测装置，可以对进入流气测氚电离室内的氡气alpha粒子实时测量与甄别，对氚测量结果精准补偿，补偿后测量结果的总均方差不会进一步增大。

本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种具备氡甄别功能的氚测量装置，包括流气电离室、电流放大电路、脉冲放大电路、以及信号处理电路，所述流气电离室收集极连接电流放大电路，对流气电离室中的电流信号进行放大后测量，测量信号包含了氚β粒子与氡alpha粒子的电流信号，所述流气电离室高压极经过隔直电容后连接脉冲放大电路，测量氡alpha粒子产生的脉冲信号。

氡alpha粒子在流气电离室中电离时，在收集极及高压极产生信号，收集极电流增大，同时高压极产生脉冲信号，因此通过对高压极的脉冲信号进行监测与处理，可以实现对流气电离室中的氡alpha粒子的甄别，进而对氚测量结果进行修正。

补偿算法如下：

无氡气时，电流测量通道的测量结果直接对应空气中的氚浓度，通过标定可以得到测量电流和氚浓度的转换系数，进而给出测量的氚浓度，表示为T1。当有氡干扰时，此时脉冲测量通道可以测量到幅度为A的脉冲信号。氡的干扰信号在电流测量通道中也会有响应，可以通过测试得到响应的波形函数为f（t），持续时间为，即氡的干扰信号在电流测量通道中的信号宽度为，之后信号恢复正常。波形函数根据脉冲测量通道测得的脉冲幅度A进行归一化。