海洋放射性測量傳感器的溫漂自校正方法及傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于海洋放射性測量技術領域，具體地說，是涉及一種用于對海洋的放射 性情況進行現(xiàn)場檢測的測量裝置。
【背景技術】
[0002] 我國對海洋的放射性監(jiān)測仍然停留在傳統(tǒng)的現(xiàn)場采樣和帶回實驗室檢測的方式， 程序繁瑣，耗時費力。更重要的是，這種斷續(xù)的檢測模式不可能對海洋的放射性情況進行有 效監(jiān)測，更難進行污染的及時預警。
[0003] 基于Nal(Tl)閃爍體設計的γ譜儀因為具有探測效率高、適用溫度范圍寬、性能穩(wěn) 定、成本和功耗低等優(yōu)點，在環(huán)境放射性測量、工業(yè)在線核測控、采礦及核防護安全等領域 有著廣泛的應用。目前，國外已經(jīng)研制出了基于Nal (Τ1)閃爍體γ譜儀的海洋放射性現(xiàn)場測 量傳感器并獲得了實際應用，該技術是目前及未來一段時間內(nèi)海洋放射性現(xiàn)場測量技術的 發(fā)展和應用重點。值得注意的是，海洋環(huán)境監(jiān)測和災害預警的特點在于需要獲取長期、連續(xù) 的監(jiān)測數(shù)據(jù)，要求用于海水放射性監(jiān)測的傳感器必須具有長期、自動化和穩(wěn)定、可靠運行的 功能。但是，由于Nal(Tl)閃爍晶體、光電倍增管和電子學系統(tǒng)都具有一定的溫度效應，任何 溫度變化都會引起傳感器輸出的能譜峰位發(fā)生漂移，以致對能譜解析造成困難，影響到海 洋放射性核素的識別和活度檢測結果。因此，研究解決長時間、自動、連續(xù)測量情況下發(fā)生 的γ譜峰漂移，是海洋放射性現(xiàn)場監(jiān)測設備的關鍵技術。
[0004] 傳統(tǒng)的陸地放射性檢測多通過已知核素的特征峰位進行穩(wěn)譜，或者將傳感器置入 恒溫裝置，以達到穩(wěn)譜的目的。但是，這種傳統(tǒng)的穩(wěn)譜方法顯然不適合海洋放射性現(xiàn)場的自 動化、長期連續(xù)監(jiān)測的應用要求。對于其他穩(wěn)譜方法，多通過引入穩(wěn)定內(nèi)置放射性標準參考 源或者LED、激光等參考源的等效γ峰位，以達到穩(wěn)定待測能區(qū)譜峰的目的。但是，這些參考 源自身也會受溫度影響，造成參考源參考峰位的漂移，進而影響傳感器的穩(wěn)譜結果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種海洋放射性測量傳感器的溫漂自校正方法，可以根據(jù) 傳感器的溫度變化自動調(diào)整傳感器的放大增益，以達到校正γ能譜數(shù)據(jù)峰位漂移的目的。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)： 一種海洋放射性測量傳感器的溫漂自校正方法，所述傳感器是一種根據(jù)反射性核素發(fā) 出的γ射線的能量生成與之對應的脈沖電壓，并利用所述脈沖電壓的幅度進行道址計數(shù)， 以獲得γ能譜數(shù)據(jù)的傳感器;所述溫漂自校正方法包括:對所述傳感器進行溫度檢測;根據(jù) 傳感器的當前溫度查找預設的溫度與放大增益的對應關系表，獲得該溫度所對應的增益放 大值;根據(jù)所述增益放大值調(diào)整所述傳感器的放大增益，以調(diào)整所述脈沖電壓的幅度，使其 對應到正確的道址上。
[0007] 進一步的，所述溫度與放大增益的對應關系表優(yōu)選采用以下方式生成： 利用一種包含有特定放射性核素的標準參考源對不包含溫漂自校正設計的常規(guī)傳感 器進行能量刻度，記錄所述特定放射性核素的能量峰所對應的道址、當前的測量溫度το以 及所述常規(guī)傳感器當前的放大增益A0,并將所述道址作為基準道址DO; 將所述標準參考源和常規(guī)傳感器置入溫度可調(diào)的試驗箱內(nèi)，調(diào)節(jié)試驗箱內(nèi)的溫度到達 不同的溫度點，并根據(jù)所述常規(guī)傳感器在每個溫度點所生成的脈沖電壓的幅度確定出所述 特定放射性核素在該溫度點其能量峰所對應的道址D; 在每一個溫度點，調(diào)節(jié)所述常規(guī)傳感器的放大增益，直到所述道址D與所述基準道址DO 一致;記錄所述常規(guī)傳感器當前的放大增益，作為當前溫度點所對應的增益放大值，形成所 述溫度與放大增益的對應關系表。
[0008] 優(yōu)選的，在所述溫度與放大增益的對應關系表中記錄的是各溫度點與το之間的溫 度變化量以及各溫度點所對應的增益放大值與A0之間的增益變化量;相鄰兩個溫度變化量 之間的溫度間隔根據(jù)試驗箱的控溫精度確定。
[0009] 優(yōu)選的，所述特定放射性核素優(yōu)選為Cs-137,所述道址為Cs-137發(fā)出的662keV能 量峰所對應的道址。
[0010] 為了滿足海洋環(huán)境的測量要求，所述溫度點的選取優(yōu)選覆蓋-10°O+5(TC的溫度 范圍，以與海洋溫度的變化范圍一致。
[0011] 進一步的，所述傳感器為基于Nal(Tl)晶體的傳感器，在對所述傳感器進行溫度檢 測的過程中，是對所述傳感器的Nal (T1)晶體的溫度進行檢測;在根據(jù)檢測到的溫度對傳感 器的放大增益進行調(diào)整后，根據(jù)調(diào)整后的脈沖電壓的幅度在對應的道址上計數(shù)，進而生成 溫漂自校正后的γ能譜數(shù)據(jù)。
[0012] 基于上述海洋放射性測量傳感器的溫漂自校正方法，本發(fā)明還提出了一種具有溫 漂自校正功能的海洋放射性測量傳感器，包括采集單元、信號處理單元、感溫元件和控制單 元;其中，所述采集單元用于采集反射性核素發(fā)出的γ射線，并根據(jù)γ射線的能量生成與之 對應的脈沖電壓;所述信號處理單元接收所述采集單元輸出的脈沖電壓，并對所述脈沖電 壓的幅度進行放大處理;所述感溫元件用于檢測所述傳感器的溫度;所述控制單元接收所 述感溫元件輸出的溫度檢測信號，根據(jù)傳感器的當前溫度查找預設的溫度與放大增益的對 應關系表，獲得該溫度所對應的增益放大值，進而根據(jù)所述增益放大值調(diào)整所述信號處理 單元的放大增益，以調(diào)整所述脈沖電壓的幅度，使其能夠對應到正確的道址上。
[0013] 進一步的，在所述采集單元中設置有Nal(Tl)晶體和不含鉀的光電倍增管，所述 Nal(Tl)晶體用于采集反射性核素發(fā)出的γ射線，并發(fā)出光子;所述光電倍增管的受光面緊 貼所述Nal(Tl)晶體安裝，通過Nal(Tl)晶體發(fā)出的光子聚集在光電倍增管的光陰極上，進 而在光電倍增管的輸出端形成信號幅度與所述γ射線的能量成正比的脈沖電壓。
[0014] 又進一步的，在所述信號處理單元中設置有前置放大器和信號調(diào)理模塊，所述前 置放大器接收所述光電倍增管輸出的脈沖電壓，并對所述脈沖電壓進行初級放大;所述信 號調(diào)理模塊根據(jù)所述控制單元輸出的增益放大值調(diào)整其放大增益，并接收前置放大器輸出 的脈沖電壓，并對所述脈沖電壓進行整形、濾波處理后，根據(jù)調(diào)整后的放大增益對脈沖電壓 的幅度進行調(diào)整。
[0015] 為了提高溫度檢測的準確度，在所述Nal(Tl)晶體的外部包裹有鋁外殼，所述感溫 元件通過導熱硅膠粘貼在所述Nal(Tl)晶體的鋁外殼上，并通過不銹鋼卡箍進行固定。
[0016] 再進一步的，在所述傳感器中還包括多道脈沖幅度分析模塊，其接收所述信號調(diào) 理模塊輸出的脈沖電壓，根據(jù)接收到的脈沖電壓的幅度在對應的道址上計數(shù)，進而生成溫 漂自校正后的γ能譜數(shù)據(jù)。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明通過在傳感器上增設感溫 元件，通過感溫元件檢測傳感器的溫度，繼而根據(jù)傳感器的溫度變化自動調(diào)整傳感器的放 大增益，由此便可以對傳感器產(chǎn)生的脈沖電壓的幅度進行調(diào)整，實現(xiàn)對γ能譜數(shù)據(jù)的峰位 漂移的自動校正，以獲得更加準確的檢測結果。采用本發(fā)明的傳感器，不僅可以對海洋環(huán)境 中的海水、海底沉積物和海洋生物等放射性核素的活度進行長期、自動化、連續(xù)監(jiān)測，以獲 得穩(wěn)定、可靠的監(jiān)測結果;而且還可適合于各種海洋自動化監(jiān)測平臺，并能推廣應用到其他 水體環(huán)境的放射性長期、自動化和連續(xù)監(jiān)測的工作過程中。
[0018] 結合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更 加清楚。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明所提出的具有溫漂自校正功能的海洋放射性測量傳感器的一種實施 例的外部結構示意圖； 圖2是圖1所示傳感器的一種實施例的電路原理框圖； 圖3是本發(fā)明所提出的海洋放射性測量傳感器的溫漂自校正方法的一種實施例的工作 流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細地描述。
[0021] 本實施例的海洋放射性測量傳感器為了解決傳感器因其自身溫度變化而導致通 過其檢測生成的γ能譜數(shù)據(jù)的峰位發(fā)生漂移的問題，提出了一種根據(jù)傳感器的溫度變化， 調(diào)整傳感器的放大增益，進而使其生成的脈沖電壓的幅度可以根據(jù)傳感器的溫度變化實現(xiàn) 自動調(diào)整的設計思想。通過將傳感器生成的脈沖電壓的幅度調(diào)整到所述傳感器在基準溫度 下對相同放射性核素進行測量時所對應的脈沖電壓的幅度上，從而在利用所述傳感器生成 的脈沖電壓進行能量刻度時，便可以對應到正確的道址上，實現(xiàn)對γ譜峰漂移的校正，繼而 得到準確的γ能譜數(shù)據(jù)。
[0022] 基于上述設計思想，本實施例首先在海洋放射性測量傳感器1上增設感溫元件2， 例如溫度傳感器等，如圖1所示，以用于對傳感器1的溫度進行實時檢測。對于基于Nal (Τ1) 晶體設計的傳感器1來說，由于在整個傳感器1中，Nal(Tl)晶體的溫度變化對γ譜峰漂移的 影響最為明顯，因此，本實施例優(yōu)選對Nal(Tl)晶體的溫度進行檢測，結合Nal(Tl)晶體的溫 度變化