本发明属于计量测量,具体涉及一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置及方法。
背景技术:
1、我国核电站、乏燃料处理厂、环境监测站等涉核关键场所,配置了大批量的场所辐射监测设备,以保障现场操作人员的辐射安全。依据我国现行的jjf 1733-2018《固定式环境γ辐射空气比释动能(率)仪现场校准规范》、jjg 521-2006《环境监测用x、γ辐射空气吸收剂量率仪检定规程》等相关标准要求,为确保场所监测设备的量值准确,如区域γ监测仪、临界报警仪、高气压电离室等,必须开展年度检定。
2、为克服设备沉重、拆卸不便、运输困难等困难,采取现场检定的方法更加可取。现场检定所需的辐射装置通常有2类:一种是基于放射性同位素与屏蔽容器来提供参考辐射场,正如jjg 1733-2018中所述,辐射装置需提供(0.5~20)μgy/h的空气比释动能率范围,意味着所需的同位素至少是v类源,依照我国的gb 11806《放射性物质安全运输规程》规定,装置运输过程中应向托运当地公安部门申请道路运输放射性物品的准予审批文件,周期较长。另一种是基于便携式x光机和屏蔽容器来提供参考辐射场,相比于同位素,它在待机状态下无任何辐射危害,且能够在辐射能量、剂量率和脉冲场方面提供更多的选择,成为当下最适宜的现场检定方法。
3、然而,我国目前的计量检定装置中,针对稳态场的场所辐射监测设备,仅提出了便携式x光机,难以满足jjg 1733-2018中对装置的要求;此外,我国尚未形成针对脉冲场的场所辐射监测设备的计量检定装置。给当下涉核场所的场所监测设备定期年检工作带来了较大困难。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置及方法,一方面能够解决场所监测设备的现场校准难题,另一方面采取一种新的技术路线,将稳态场和脉冲场相结合,以填补核电站、乏燃料处理厂、环境监测站等涉核场所中,针对光子(x、γ)的场所辐射监测设备的检定缺口。
2、为达到以上目的,本发明采用的技术方案如下:一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,所述装置的主体结构包括外壳、光机、限束光阑、附加过滤片、控制器,其中,
3、所述限束光阑、光机、控制器从前至后依次安装在所述外壳内,所述限束光阑的前端突出所述外壳的前表面;
4、所述光机包括x光管、一组偏转板和一组狭缝板,所述x光管中设置有阴极灯丝、阳极钨靶;所述狭缝板固定安装在阴极灯丝、阳极钨靶之间的x光管内壁上;所述偏转板固定安装在阴极灯丝、狭缝板之间的x光管内壁上;
5、所述限束光阑为带有射束口的限束屏,所述射束口的光子入射口截面的直径与所述光机的光子出射口直径保持一致;
6、所述附加过滤片安装在所述限束光阑的前端,所述附加过滤片的直径大于射束口的光子出射口截面的直径;
7、所述控制器为所述光机提供电流电压的输入,所述控制器中的脉冲发生器通过偏压导线与所述偏转板相连,以提供所需的稳态或脉冲光子辐射场种类,得到相对应稳态或脉冲光子辐射场的空气比释动能率。
8、进一步,所述外壳采用304不锈钢材料加工制成;
9、所述偏转板和狭缝板的材质采用304不锈钢。
10、进一步,所述狭缝板采用绝缘胶粘剂固定安装在阴极灯丝、阳极钨靶之间的x光管内壁上;
11、所述偏转板采用绝缘胶粘剂固定安装在阴极灯丝、狭缝板之间的x光管内壁上。
12、进一步,两个所述狭缝板的狭缝间距与两个所述偏转板的极间距设计根据下式计算:
13、
14、其中:lx是狭缝最小间距的1/2;e是电子电量;ly是偏转板长度;u是脉冲发生器的输出电压;l是两偏转板的极间距;m是电子质量;v是电子射线的最大能量。
15、进一步,所述控制器包括电流电压控制模块、传感器记录模块、示值显示模块、控制界面;
16、所述电流电压控制模块与高压电网连接,为所述光机提供电流电压的输入,以提供所需的稳态辐射场、或者脉冲辐射场,并根据所述装置的电子射线能量/电子射线流强-空气比释动能率工作曲线,得到相对应稳态或脉冲辐射场的空气比释动能率;
17、所述传感器记录模块内置有温度传感器、湿度传感器、气压传感器,结合内置修正算法为所述示值显示模块提供目标位置处的空气比释动能率约定真值;
18、所述控制界面与所述电流电压控制模块、传感器记录模块、示值显示模块连接。
19、进一步,所述限束光阑采用钨合金材质,所述限束光阑的厚度为3cm~6cm。
20、进一步,所述附加过滤片采用厚度为3.9mm~4.1mm金属铝。
21、进一步,当用于稳态场的光子射线产生时,通过所述控制器的变压器调节输入所述光机的电流电压,为所述光机提供电压60kv~350kv、电流0~20ma范围内的连续可调的电流电压的输入;
22、当用于脉冲场的光子射线产生时,由所述控制器中的脉冲发生器提供偏转电压u,脉冲发生器提供幅度0~500kv的方波脉冲,脉冲宽度在0.5ms~1s内连续可调。
23、进一步,所述装置的电子射线能量/电子射线流强-空气比释动能率工作曲线测试方法为:
24、在计量标准实验室参考试验条件下,采用自由空气电离室校准所述光机发射不同电子射线能量、电子射线流强产生稳态辐射场的光子射线时,所对应的稳态辐射场空气比释动能率,并形成相应稳态辐射场的电子射线能量/电子射线流强-空气比释动能率工作曲线;
25、在计量标准实验室参考试验条件下,采用自由空气电离室校准所述光机发射不同电子射线能量、电子射线流强产生脉冲辐射场的光子射线时,所对应的脉冲辐射场空气比释动能率,并形成相应脉冲辐射场的电子射线能量/电子射线流强-空气比释动能率工作曲线。
26、本发明还提供一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量方法,基于所述的便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置实现,所述方法包括如下步骤:
27、s1、分别对所述装置的稳态辐射场、脉冲辐射场进行计量校准;
28、s2、结合环境温湿度气压条件,对空气比释动能率进行修正,给出测量点处的空气比释动能率约定真值;
29、s3、综合评定给出所述装置的不确定度;
30、s4、现场检定光子监测设备。
31、本发明的有益效果如下:采用本发明所提供的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置及方法,可以通过将限束光阑、光机、控制器从前至后依次安装在外壳内,限束光阑的前端安装附加过滤片;光机包括x光管、一组偏转板和一组狭缝板,狭缝板固定安装在x光管的阴极灯丝、阳极钨靶之间,偏转板固定安装在x光管的阴极灯丝、狭缝板之间;并通过控制器为光机提供电流电压的输入,控制器中的脉冲发生器通过偏压导线与偏转板相连,以提供所需的稳态或脉冲光子辐射场种类,得到相对应稳态或脉冲光子辐射场的空气比释动能率。本发明能够解决场所监测设备的现场校准难题,同时,本发明采取了一种新的技术路线,将稳态场和脉冲场相结合,以填补核电站、乏燃料处理厂、环境监测站等涉核场所中,针对光子(x、γ)的场所辐射监测设备的检定缺口,可以用于现场检定区域γ检测仪、临界报警仪、高气压电离室等光子监测设备。
1.一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述装置的主体结构包括外壳、光机、限束光阑、附加过滤片、控制器,其中,
2.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述外壳采用304不锈钢材料加工制成;
3.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述狭缝板采用绝缘胶粘剂固定安装在阴极灯丝、阳极钨靶之间的x光管内壁上;
4.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,两个所述狭缝板的狭缝间距与两个所述偏转板的极间距设计根据下式计算:
5.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述控制器包括电流电压控制模块、传感器记录模块、示值显示模块、控制界面;
6.根据权利要求5所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述装置的电子射线能量/电子射线流强-空气比释动能率工作曲线测试方法为:
7.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述限束光阑采用钨合金材质,所述限束光阑的厚度为3cm~6cm。
8.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,所述附加过滤片采用厚度为3.9mm~4.1mm金属铝。
9.根据权利要求1所述的一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置,其特征在于,当用于稳态场的光子射线产生时,通过所述控制器的变压器调节输入所述光机的电流电压,为所述光机提供电压60kv~350kv、电流0~20ma范围内的连续可调的电流电压的输入;
10.一种便携式稳态或脉冲光子辐射场测量方法,基于权利要求1-9所述的便携式稳态或脉冲光子辐射场测量装置实现,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
