专利名称：一种氡同步补偿式空气中氚连续监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种放射性气体核素氚的连续、实时监测装置，具体地说一种氡 同步补偿式空气中氚连续监测仪。
背景技术：
放射性气体氚包括HTO和HT。氚β粒子的最大能量为18KeV，平均能量5. 7kev, 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。国内过去30多年一直使用国营262厂(西安核仪器厂)FJ-357低能β气 体监测仪进行空气中氚的监测，近10年来该厂推出的新产品主要有ΧΗ-3125氚气监控测量 仪和ΧΗ-3127低能β气体测量仪，中国辐射防护研究院的TAM-I，ΤΑΜ-2，ΤΑΜ-3型系列空气 中氚监测仪，在减小氚的记忆效应对测量的影响，提高氚监测仪的探测灵敏度、实现仪器与 计算机的配接，自动换档，显示测量结果，数据处理存储和打印绘图方面较前有了很大的改 进。对于在其他放射性气体存在条件下氚的甄别监测，美国Jalbert在上世纪80年 代曾研制过一种可甄别Kr-85等放射性惰性气体的同轴补偿式测氚电离室(Jalbert. R. A A Tritium Monitor For FusionReactor Rep LA-9382—MS， Los Alames National Lab. OTM(1982))。该同轴园柱型电离室共用一个氚β不能穿透的聚酯膜或薄铝箔作为公共壁。 被测气体通过中空的中心电极进入内电离室。氚在内电离室里被测量，而氚以外的其他气 体产生的高能β射线，除在内室产生电离电流外，穿过公共壁在外室电极上还可收集到补 偿电流，从而实现在其他放射性气体存在条件下对氚的甄别测量。然而，上述Kr-85或Rn补偿的氚监测仪，属于硬补偿，即要求测量室与补偿室对被 补偿的射线响应完全相同，靠电离室所加高压极性相反，在静电计中产生的正负电流相抵 消。实际上由于测量室与补偿室的结构、体积上存在的某些差异或其他原因，补偿电流很难 为零，仪器一旦装好即为定值不能调整。综合上述具有对其他放射性气体甄别功能的氚监测仪原理，国内在2004年中国 辐射防护研究院由本人负责的氚课题组成功地研制了一台TAM-5型氡甄别型空气中氚监 测仪，并申报了专利。该仪器虽然满足了现场的监测要求，但在样机的性能检验发现其存在 的主要问题是测氚电离室与测氡补偿电离室对被测氡气的响应比值呈纺锤形，有较大的分 散性。反映在环境氡浓度上升时与下降时，两探测电离室电流的比值有一定差异。表现为 在环境氡浓度由上升转为下降时，仪器在很长时间内差分给出负值。图1是现有的氡同步 补偿式空气中氚连续监测仪整机的结构示意图。
发明内容本实用新型的目的在于对上述可以对氚β和氡α粒子进行实时连续、同步测量 的氡补偿式氚监测仪进行结构上的改进。不仅简化了结构，而且使测氚电离室与测氡补偿 电离室对被测氡气的响应比值分散性大为减小，提高实时氚监测的精度。[0007]本实用新型的技术方案如下一种氡同步补偿式空气中氚连续监测仪，包括扁长 方形盒式电离室箱体，箱体的中部为测氚电离室，测氚电离室的两侧各设有一个测氡补偿 电离室，其特征在于所说的测氚电离室中间设有一排接零电位的中心电极丝(6)，电极丝 的两侧各有一个接高压的镀铝聚酯膜窗(4)，测氚电离室左右两端分别设有进出气孔(8、 10)，构成一个高气密性的内嵌式平行板流气式测氚电离室；在两个镀铝聚酯膜窗与箱体上、下壳体(3、13)中间，各设有一排接零电位的收集 电极丝(5)，构成两个薄窗式的平行板测氡补偿电离室，每个补偿电离室的有效体积为测氚 电离室体积的1/2 ；箱体本体(7)两侧各设有一个凹槽，两个镀铝聚酯膜窗(4)分别安装在两个凹槽 内，进出气孔(8、10)设在本体(7)的两端；所说的镀铝聚酯膜窗、中心电极丝、收集电极丝相互之间，以及与箱体之间均通过 聚氯乙烯或聚四氟乙烯绝缘接触。在上述方案的基础上，其特征在于还包括粒子过滤器(36)、转子流量计(37)、消 离子器(35)、隔膜抽气泵(31)，以及静电计前置级(39、40)、显示(41)及8031单片机数据 处理系统(42)和0-10V模拟输出(43)及报警单元(44)。在上述方案的基础上，其特征在于探测器箱体由内外表面进行过氧化处理的合金 铝电离室上、下壳体(3、13)、本体(7)，用螺丝(1)紧固构成一个密闭的箱体。在上述方案的基础上，在上述方案的基础上，其特征在于所说的中心电极丝(6) 和收集电极丝(5)通过聚四氟乙烯绝缘座(2)固定在电离室箱体内，所说的双面镀铝聚酯 膜窗固定在不锈钢框架上，不锈钢框架通过聚氯乙烯绝缘体(9)固定在电离室箱体本体 (7)上。本实用新型实现了气体中氚监测过程氡干扰的实时、同步补偿。尤其是本监测仪 结构简单，操作方便，不仅简化了结构，而且使测氚电离室与测氡补偿电离室对被测氡气的 响应比值分散性大为减小，提高了实时氚监测的稳定性和精度。它的特殊结构设计的流气 式电离室，可对被测空气中存在的放射性惰性气体氡的干扰进行同步测量和补偿。该仪器 特别适用于在天然氡的浓度较高，或存在其它放射性惰性气体的环境中，对空气中氚进行 连续、实时监测。

图1现有氡甄别型空气中氚监测仪整机结构示意图图2本实用新型测氚电离室侧视示意图图3本实用新型测氚电离室主视示意图附图标记说明1螺丝，2聚四氟乙烯绝缘座，3电离室外壳，4高压电极，5收集电 极，6中心电极，7电离室本体，8进气孔，9聚氯乙烯绝缘体，10出气孔，13电离室外壳，31采 样泵，32平行板型测氡电离室，33丝壁测氚电离室，34平行板型测氡电离室，35消离子器， 36粒子过滤器，37流量计，38采样管路，39、40静电计前置级，41显示，42 8031单片机测量 控制系统，430-10V模拟输出，44报警，45监测控制中心。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本使用新型作进一步说明。参考图2、图3给出的本实用新型测氚电离室侧视示意图和主视示意图。本实用新 型的氡同步补偿式空气中氚连续监测仪包括电离室(或称电离室探测器)，还包括静电计 前置级39、40、显示41及8031单片机数据处理系统42和0-10V模拟输出43及报警单元 44，这些单元之间的连接可以按照现有技术来完成。本实用新型的电离室探测器，由内外表 面进行过氧化处理的合金铝测氚电离室本体7和上下两个电离室外壳3、13用螺丝1紧固 构成一个密闭腔室。在腔室内居中通过聚四氟乙烯绝缘座2，固定一排间距为IOmm的镍丝 构成的测氚电离室中心电极6，两侧通过聚氯乙烯绝缘体9固定的是与之平行且等距的不 锈钢框架双面镀铝聚酯膜窗，构成测氚电离室和测氡电离室的公共高压电极4。这里，上下 不锈钢框架双面镀铝聚酯膜窗与测氚电离室本体用垫圈密封紧固，加上左右两端的进出气 孔8、10，构成流气式电离室。两个镀铝聚酯膜窗4之间的空间，是被测气体通过的唯一通 道。在上下两个不锈钢框架双面镀铝聚酯膜窗的外侧，分别是合金铝制成的上下测氡电离 室外壳3、13。在其腔室内部对应作为高压电极镀铝聚酯膜窗的底部，等距离同样通过聚四 氟乙烯绝缘座2，固定一排间距为IOmm的镍丝构成测氡电离室的收集电极5。这样，位于空腔中央的测氚电离室镍丝收集电极6与其两侧密闭的不锈钢框架双 面镀铝聚酯膜窗高压电极4构成了空气在其中可自由流动的流气式测氚电离室。而这两个 不锈钢框架双面镀铝聚酯膜窗高压电极又与在两侧空间内的收集电极丝5分别构成了围 绕中央测氚电离室的两个平行板测氡电离室。在被取样空气流经测测氚电离室时，实现了 空气中的氚β +氡α粒子和氡α粒子的同步、实时监测。两电离室的输出电流分别经前 置级，实时地将信号馈送给静电计二次仪表的单片机微处理器，使测氚主回路报出的空气 (氚和氡)浓度信号与其同时刻的氡浓度相减，最终给出每时刻的空气中的氚浓度。本实用新型改进后的放射性惰性气体补偿式氚监测仪，仍包括外壳体为合金铝扁 长方型盒式结构的测氚电离室和氡补偿电离室。测氚电离室中间的金属丝电极接零电位， 但上下两侧直接为两个接高压的镀铝聚酯膜窗，其本身构成一个高气密性的平行板流气式 电离室。在测氚电离室两侧的镀铝聚酯膜窗上，各有一个有效体积为1/2测氚电离室体积 的、与接高压的镀铝聚酯膜窗相对收集电极为金属丝结构的平行板薄窗测氡补偿电离室。这里所说的镀铝聚酯膜窗和中心电极丝或收集电极丝，相互之间以及与合金铝箱 体之间均通过聚氯乙烯或聚四氟乙烯为绝缘接触。将含有氚和氡的气体从流气式测氚电离室的进气孔注入，从排气孔输出，则测氚 电离室给出的是氚β和氡α的共同信号，而由上下两个镀铝聚酯膜和收集电极丝构成的 氡补偿式电离室给出的则仅是氡α信号。这样，使之与现有技术ΤΑΜ-2空气中氚监测仪的 单扳机微处理器和软件程序结合对监测数据进行处理，就实现了气体中氚监测过程氡干扰 的实时、同步补偿。尤其是该监测仪结构简单，操作方便。
权利要求一种氡同步补偿式空气中氚连续监测仪，包括扁长方形盒式电离室箱体，箱体的中部为测氚电离室，测氚电离室的两侧各设有一个测氡补偿电离室，其特征在于所说的测氚电离室中间设有一排接零电位的中心电极丝(6)，电极丝的两侧各有一个接高压的镀铝聚酯膜窗(4)，测氚电离室左右两端分别设有进出气孔(8、10)，构成一个高气密性的内嵌式平行板流气式测氚电离室；在两个镀铝聚酯膜窗与箱体上、下壳体(3、13)中间，各设有一排接零电位的收集电极丝(5)，构成两个薄窗式的平行板测氡补偿电离室，每个补偿电离室的有效体积为测氚电离室体积的1/2；箱体本体(7)两侧各设有一个凹槽，两个镀铝聚酯膜窗(4)分别安装在两个凹槽内，进出气孔(8、10)设在本体(7)的两端；所说的镀铝聚酯膜窗、中心电极丝、收集电极丝相互之间，以及与箱体之间均通过聚氯乙烯或聚四氟乙烯绝缘接触。
2.如权利要求1所述的氡同步补偿式空气中氚连续监测仪，其特征在于还包括粒子过 滤器(36)、转子流量计(37)、消离子器(35)、隔膜抽气泵(31)，以及静电计前置级(39、40)、 显示(41)及8031单片机数据处理系统(42)和0-10V模拟输出(43)及报警单元(44)。
3.如权利要求1或2所述的氡同步补偿式空气中氚连续监测仪探测器，其特征在于探 测器箱体由内外表面进行过氧化处理的合金铝电离室上、下壳体(3、13)、本体(7)，用螺丝 (1)紧固构成一个密闭的箱体。
4.如权利要求1或2所述的氡同步补偿式空气中氚连续监测仪探测器，其特征在于所 说的中心电极丝(6)和收集电极丝(5)通过聚四氟乙烯绝缘座(2)固定在电离室箱体内， 所说的双面镀铝聚酯膜窗固定在不锈钢框架上，不锈钢框架通过聚氯乙烯绝缘体(9)固定 在电离室箱体本体(7)上。
5.如权利要求3所述的氡同步补偿式空气中氚连续监测仪探测器，其特征在于所说的 中心电极丝(6)和收集电极丝(5)通过聚四氟乙烯绝缘座(2)固定在电离室箱体内，所说 的双面镀铝聚酯膜窗固定在不锈钢框架上，不锈钢框架通过聚氯乙烯绝缘体(9)固定在电 离室箱体本体(7)上。
专利摘要一种氡同步补偿式空气中氚连续监测仪，包括中部的测氚电离室和两侧的测氡补偿电离室，测氚电离室中间设有一排接零电位的中心电极丝，电极丝的两侧各有一个接高压的镀铝聚酯膜窗，构成一个高气密性的内嵌式平行板流气式测氚电离室；在两个镀铝聚酯膜窗与电离室上、下壳体中间，各设有一排接零电位的收集电极丝，构成两个薄窗式的平行板测氡补偿电离室，每个补偿电离室的有效体积为测氚电离室体积的1/2。本实用新型结构简单，操作方便，测氚电离室与测氡补偿电离室对被测氡气的响应比值分散性大为减小，提高了实时氚监测的稳定性和精度，特别适用于在天然氡的浓度较高，或存在其它放射性惰性气体的环境中，对空气中氚进行连续、实时监测。
文档编号G01T1/185GK201666954SQ20102011201
公开日2010年12月8日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者杨怀元 申请人:杨怀元