電離電流的測量裝置和測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量裝置和測量方法，尤其涉及一種電離電流的測量裝置和測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]因為電離電流的大小非常小，只有pA量級。而現(xiàn)有的電離電流的測量裝置和測量方法檢測精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電離電流的檢測裝置和檢測方法，漏電量小，檢測精度高。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電離電流的測量裝置，所述電離電流的測量裝置包括:
[0005]電離室，包括高壓極和收集極，射線照射所述電離室時，電離室內(nèi)部空氣會被電離，由于高壓極和收集極之間存在電壓差，電離出來的離子向兩極移動形成電流待測電流；
[0006]運算放大器，所述運算放大器包括正向輸入端、反向輸入端和輸出端；所述反向輸入端與所述收集極相連接，所述正向輸入端接地；
[0007]標準電容，連接在所述反向輸入端與輸出端之間；
[0008]靜電計，一端連接輸出端，另一端接地；
[0009]計時器，與所述靜電計相連接；
[0010]射線照射所述電離室時，所述電離室產(chǎn)生待測電流為所述標準電容充電；所述計時器開始計時，所述靜電計測量為第一電壓VI，所述計時器達到計時值時，所述靜電計測量值為第二電壓V2 ;所述標準電容放電，所述測量電流I = C(V2-Vl)/At，其中，I為測量電流，C為所述標準電容的電容量，At為計時時間，Vl為第一電壓，V2為第二電壓。
[0011]進一步的，所述電離電流的測量裝置還包括:高壓源，與所述高壓極相連接，為所述高壓極提供電壓。
[0012]進一步的，所述電離室、運算放大器、標準電容、靜電計、計時器和高壓源之間通過連接線和連接器相連接。
[0013]進一步的，所述連接線和連接器為三同軸雙層屏蔽結(jié)構(gòu)，包括用來通過電流信號的內(nèi)芯和用來接地和高壓的內(nèi)外層屏蔽層。
[0014]進一步的，所述標準電容為密封的干燥空氣標準電容。
[0015]進一步的，所述標準電容放置于恒溫恒濕且電磁屏蔽的干燥柜中。
[0016]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種電離電流的檢測方法，所述方法包括:
[0017]步驟I，射線照射電離室時，電離室產(chǎn)生待測電流為標準電容充電；
[0018]步驟2，計時器開始計時，靜電計測量為第一電壓；
[0019]步驟3，所述計時器達到計時值時，所述靜電計測量為第二電壓；
[0020]步驟4，所述標準電容放電，所述測量電流I = C (V2-V1) / Δ t，其中，I為測量電流，C為所述標準電容的電容量，At為計時時間，Vl為第一電壓，V2為第二電壓。
[0021]進一步的，所述步驟I之前還包括:開關(guān)關(guān)閉，所述標準電容放電。
[0022]進一步的，所述步驟2計時器開始計具體為，所述計時器延時計時。
[0023]本發(fā)明電離電流的檢測裝置和檢測方法，漏電量小，檢測精度高。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明電離電流的測量裝置的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明電離電流的檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0027]圖1為本發(fā)明電離電流的測量裝置的示意圖，如圖所示，本發(fā)明電離電流的測量裝置包括:電離室1、運算放大器2、標準電容3、靜電計4和計時器5。
[0028]電離室I包括高壓極10和收集極11，射線照射高壓極10時，收集極11產(chǎn)生待測電流；具體的，射線照射所述電離室1，電離室內(nèi)部空氣會被電離，由于高壓極10和收集極11之間存在電壓差，電離出來的離子向兩極移動形成電流待測電流。運算放大器2，運算放大器包括正向輸入端21、反向輸入端22和輸出端20 ;反向輸入端22與收集極11相連接，正向輸入端21接地。標準電容3連接在反向輸入端22與輸出端20之間。靜電計4的一端連接輸出端20，另一端接地。計時器5與靜電計4相連接。
[0029]具體的，由于運算放大器的開環(huán)增益通?？扇?05，相當于一個小的負壓Pi加到反向輸入端，則輸出端將產(chǎn)生正的電壓PO = 15Pi,因此，標準電容C兩端電壓為Pi+P0，此時開關(guān)S斷開。當電離電流產(chǎn)生時，負電荷從電離室出來，輸入電路產(chǎn)生一個負電壓Pi，而輸出端將產(chǎn)生PO = 15Pi的正壓，由此，標準電容上的電壓為P0+Pi，其電荷為C(P0+Pi)=Q-CiPi, Ci為輸入線路和地之間的分布電容。由于運算放大器的輸入電阻非常高，使得經(jīng)過運放的電流很小。開環(huán)增益非常大，則電離室收集到的電荷的值在數(shù)值上等于電容與輸出電位的乘積。
[0030]再如圖1所示，正向輸入端21與反向輸入端22連接有開關(guān)6。本發(fā)明還包括:高壓源7，與高壓極10相連接，為高壓極10提供電壓。
[0031]射線照射高壓極時，收集極產(chǎn)生待測電流為標準電容充電；計時器開始計時，靜電計測量為第一電壓，計時器達到計時值時，靜電計測量為第二電壓；標準電容放電，測量電流I = C(V2-V1)ZiAt,其中，I為測量電流，C為標準電容的電容量，At為計時時間，V1為第一電壓，V2為第二電壓。
[0032]進一步的，電離室、運算放大器、標準電容、靜電計、計時器和高壓源之間通過連接線和連接器相連接。連接線和連接器為三同軸雙層屏蔽結(jié)構(gòu)，包括用來通過電流信號的內(nèi)芯和用來接地的兩層屏蔽。標準電容為密封的干燥空氣標準電容。標準電容放置于恒溫恒濕且電磁屏蔽的干燥柜中。
[0033]具體的，由于測量的電流值只有幾pA到十幾pA，同時為了保證所有的測量結(jié)果都能夠溯源至標準。因此，為了降低測量結(jié)果的統(tǒng)計誤差，為了減小漏電，做如下處理:
[0034]I)本發(fā)明電離電流的檢測裝置各個結(jié)構(gòu)通過連接線和連接器連接，連接線與連接器均采用三同軸雙層屏蔽結(jié)構(gòu)，內(nèi)芯用來通過電流信號，內(nèi)外兩重屏蔽網(wǎng)接地，以便屏蔽周圍電磁輻射對信號的影響；在制作接線器的過程中，嚴格保證各零部件的潔凈和干燥，防止污染帶來的絕緣電阻的降低。
[0035]2)標準電容使用密封的干燥空氣標準電容，主要為了滿足高絕緣、和標準電容值穩(wěn)定這兩個要求。
[0036]為了保證標準電容不受外界空氣濕度的變化影響，以減小可能造成的漏電。采用干燥柜放置標準電容，標準電容在干燥柜內(nèi)始終