可同時探測Ca.Fe.Si.Al.的特征譜線的薄窗多絲正比計數器制造技術

一種屬于核物理學中測量低能Ｘ、γ射線的探測器。由一盒體和盒蓋組成的空腔內有若干根陽極絲等距離地分布在腔內上、下對稱的中間位置；盒蓋上有一入射窗口和一背窗，用鍍鋁聚酯薄膜制成，膜下襯一網柵或多孔板，盒體開有兩進、出氣口。該計數器對２Ｋｅｖ以下的軟Ｘ射線探測效率高，允許在抽真空的條件下使用，能量分辨率達到１８％（對５．９Ｋｅｖ的Ｘ射線），可用于測量水泥中Ｃａ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ的含量。（*該技術在1996年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】薄窗多絲正比計數器是核物理學中測量低能χ、γ射線的探測器。適用于χ熒光分析和放射低能量γ射線的放射性同位素的測量，以及相應的核技術應用領域。在低能χ、γ射線測量中，目前通常采用充氣式鈹窗正比管、薄晶體碘化鈉NaI(Tl)閃爍計數器和半導體Si(Li)探測器。充氣式鈹窗正比管是園柱形管子，中間具有一根陽極絲，在園柱形管側面上有一約φ20mm的鈹窗，厚度約50μm～100μm。對2kev以下能量的χ射線吸收很大，不能測量。而且鈹窗很脆，不能在真空中使用。薄晶體碘化鈉〔NaI(Tl)〕閃爍計數器，是具有薄NaI(Tl)晶體和光電倍增管組成，而它的鈹窗厚度大于100μm，小于2kev能量的χ射線完全不能被探測。另外它的能量分辨率在低能量區域是較差的(約＞40％)。半導體Si(Li)探測器是由半導體Si(Li)和液氮容器組成，Si(Li)是要在77°K的溫度條件才能工作。它的靈敏面積為φ8mm～10mm的鈹窗，探測低能χ射線的分辨率很好。由于它的窗小，需要的源強很大，另外它也不能在真空條件下工作，因為它的窗很薄經不起反復抽真空。又由于它價格昂貴，使用時和平時維護需液氮低溫條件，因此推廣使用有困難。由于以上原因，在低能χ射線探測方面，尤其是低于2kev能量的軟χ射線探測方面，使用以上三種探測器的情況是充氣式鈹窗正比管和薄窗NaI(Tl)閃爍計數器是無法探測，Si(Li)探測器只能在空氣中使用，但它無法克服空氣的吸收影響，推廣在一般水泥廠使用是有困難的。薄窗正比計數器測量低能χ射線的工作，許胤林等(“核技術”1984年第一期)進行過研究，它用的是鼓形探測器，單根陽極絲，窗厚為1μm聚丙烯膜，面積為15cm2(約～φ22mm)，工作氣壓100mmHg，采用異丁烷(C4H10)為工作氣體。在天文學上作測量軟χ射線之用。由于它的窗薄而又無保護、加強窗膜的裝置，經不起反復抽真空，因此它無法用于水泥樣品的分析測量工作中。目前測量水泥成份中Ca和Fe成份的叫鈣鐵分析儀。使用充氣式鈹窗正比管和薄NaI(Tl)晶體的閃爍探頭，已有商品出售。而它們無法測量Al，Si成份，因為Al，Si的Kα線能量很低，完全被探測器窗吸收，而無法進到探測器中。Al、Si、Ca和Fe四種成份可用Si(Li)探測器，但由于價格昂貴，使用時和平時保存都需用液氮條件它不可能得到廣泛應用。我們制造薄窗多絲正比計數器，能測量2kev以下低能χ射線，從而能測量水泥中。Al、Si、Ca和Fe等元素成份，性能可靠，測量精確、結構簡單，能在真空條件下使用，使用方便并且價格便宜，在中小水泥廠都能推廣使用。薄窗多絲正比計數器是一個鋁制的盒體，盒體內制成扁園柱形或四方形空腔，里邊有若干根陽極絲分布在腔體內的上、下對稱的中間位置，每根絲兩端有絕緣子引出電極。盒體與蓋板是用橡皮“0”圈密封聯接。蓋板上開有入射窗口，窗口用鍍鋁薄膜，為能使窗膜經受住反復抽真空，在窗膜下加一保護裝置，該保護裝置可以是一個網柵或多孔板。對應入射窗口的盒體的底部，開有一后窗。后窗可用鍍鋁薄膜，盒體開有兩個進、出氣孔，經氣咀與供氣系統連接。該薄窗多絲正比計數器在真空條件下，可用于同時探測鈣(Ca)、鐵(Fe)、硅(Si)、鋁(Al)的特征譜線，這時空腔為扁園柱形，內有一根或一根以上陽極絲，窗厚6～20μm，窗直徑φ20～φ50mm。薄窗多絲正比計數器的優點是①具有一個網柵或多孔板作襯墊的薄的聚酯薄膜入射窗口，所以使2kev以下的軟χ射線能透過。窗口做得較大，探測效率高；測量Alkα線能量為1.487kev和Sikα線能量為1.74kev的軟χ射線有較大的探測率。②由于具有細絲網柵或多孔板作窗的襯墊，允許在抽真空條件下探測軟χ射線，消除空氣層對它的吸收作用；③能量分辨率達到18％(對55Fe5.9kev的能量)。④結構簡單，價格低廉；⑤性能可靠、使用方便等；⑥可以在中小水泥廠或類似的核技術應用方面推廣使用。附圖1是薄窗多絲正比計數器(流氣式)結構圖。(1)是主體盒。(2)是窗蓋板。(3)是壓環。(4)是網柵。(5)是網柵壓環。(6)是橡皮“O”圈。(7)是鉛屏蔽環。(8)是氣咀。(9)是后窗。(10)陽極絲。(11)是窗膜。附圖2是χ熒光方法測量水泥成份的裝置圖。〔12〕是薄窗多絲正比計數器。〔13〕是激發的放射源(3H／Ti)。〔14〕真空室。〔15〕水泥樣品。〔16〕吸收片。測量水泥成份是采用χ熒光的方法進行。由于AlKα能量為1.487kev，SiKα能量為1.74kev；CaKα和FeKα的能量分別為3.691kev和6.4kev；Alkα和SiKα必須在真空條件下進行測量。CaKα和FeKα可以在真空條件和大氣條件下進行測量。在大氣條件下進行測量就不需要真空室，比較容易實現。現在列舉真空條件下進行測量的例子。如圖2所示的裝置探測器窗上面有一真空室，真空室內安置激發的放射性源(此處使用3H／Ti源)，它放射能量為4.5kev的χ射線。這束4.5kev的χ射線射到水泥樣品上，激發出χ射線熒光，熒光光子入射到探測器的窗口內，被探測器所記錄。從測出的熒光光譜就能計算出對應的元素成份和所含的量。用238pu或241Am源可以在大氣條件下作激發源，測出水泥樣品中的Ca和Fe的成份和含量。所用的薄窗多絲正比計數器空腔為扁園柱形(φ80mm×16mm)或四方形空腔(60mm×80mm)，三根陽極絲，窗厚10μm，窗直徑φ35mm，使用的氣體Ar90％＋CO210％或Ar90％＋CH410％；壓力為1大氣壓。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種探測低能ｘ、ｙ射線的正比計數器，在空腔的壁上開有入射窗，空腔內有陽極絲，其特征在于：由一盒體、盒蓋組成的扁園柱形或正方形的空腔里有若干根陽極絲，等距地分布在腔內上、下對稱的中間位置，入射窗用鍍鋁薄膜，窗膜下有一保護裝置在盒底部開有一后窗，后窗也用鍍鋁薄膜。盒體開有兩個進、出氣孔。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種探測低能x、r射線的正比計數器，在空腔的壁上開有入射窗，空腔內有陽極絲，其特征在于由一盒體、盒蓋組成的扁園柱形或正方形的空腔里有若干根陽極絲，等距地分布在腔內上、下對稱的中間位置，入射窗用鍍鋁薄膜，窗膜下有一保護裝置在盒底部開有一后窗，后窗也用鍍鋁薄膜。盒體開有兩個進、出氣孔。2.一種如權項1所述的測量低能χ、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝程遠，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]