低本底α测量仪参数选用及常见故障解析.docx

低本底α测量仪参数选用及常见故障解析【摘要】本文对低本底α测量仪的工作原理和技术特色进行了详细描述通过理论计算和常见问题分析对影响样品测量准度和设备稳定运行的各项因素进行计算分析对弱α放射性样品测量工作具有较好的指导意义。【关键词】低本底；性能最优化；特色电路；常见故障0前言BH1217Gα辐射测量仪是一种金硅面垒型半导体微量α放射性测量设备主要用于放射性工作人员的尿样分析和其他弱α放射性样品的测定。由于待测样品中放射性物质含量非常低所以仪器不但要有极低的本底而且还应有较高的探测效率同时还要有较高的灵敏度。另外BH1217Gα辐射测量仪探测元件与监测样品距离很近很容易造成仪器污染本底升高设备性能变差。对于剂量监测仪表而言要实现仪器的探测效率和本底均同时处于理想状态往往是比较困难的因为提高设备探测效率时其本底往往也会随之升高。因此需要通过理论计算选择适当的系统本底和探测效率进一步优化设备性能同时还要对样品中是否含有放射性物质作出准确判断。1仪器工作原理及其技术特色1.1仪器组成BH1217G多路低本底α测量仪由主机和微机两大部分组成主机包括探测器、屏蔽室、反符合器和电子学线路；而电子学电路则由抗干扰交流参数稳压电源（简称抗干扰电源）、NIM低压电源、电荷灵敏放大器、予主放大器及多路甄别成形器组成。微机部分包括计算机主机、显示器及打印机。1.2工作原理仪器核心探测元件为半导体金硅面垒α粒子入射到主探测器上在灵敏区内产生电子-空穴队在偏压的作用下被收集产生一个负的电流脉冲此脉冲经电荷灵敏放大器积分倒相在输出端产生一个前沿很陡（ns量级）后沿按RfCf（RfCf为电荷灵敏放大器内的反馈电阻和反馈电容）指数衰减的正脉冲。此脉冲再至设有一定阈值的多路甄别成形器中低于阈值的信号不能进入成形器高于阈值的信号则进入多路甄别成形器且输出一个幅度为4V的方形负脉冲而后进入计算机被记录下来。1.3技术特色（1）为了降低探测器工作偏压设备选用了面积较大（Φ20mm）的金硅面垒探测元件灵敏区面积较大对重带电粒子探测器的效率可达到100%且能量线性和能量分辨率均优[1]。另外探测器外壳、屏蔽室及屏蔽室内靠近探测器的元件均选用了放射性杂质极少且接触良好的黄铜材料。（2）探测器灵敏区很薄适当提高α粒子的甄别阈值减少电荷灵敏放大器的反馈电容Cf可有效地记录α粒子而β粒子和γ射线均不会产生有效的本底计数。（3）设备采用反符合技术一些高能粒子及宇宙射线虽然穿过主探测器但是一旦再到达反符合探测器电子线路依然不会有相应的信号输出因而可消除这部分本底。2参数选定对于剂量监测仪表而言仪器的效率和本底优化往往是一个矛盾的过程提高效率本底也会随之升高因此如何选择适当的本底和效率需进行理论计算。另一方面测量时间的长短也对测量精度有直接的影响测量时间太长实际工作量太大时间太短无法达到应有的精度。2.1探测下限、探测效率和本底BH1217G多路低本底α测量仪对239Puα标准源的2Л探测效率≥40%本底≤5个（24h）。为了获得较高的灵敏度可在满足参数要求情况下调整仪器电子线路阈值等参数得到一系列的本底和效率值通过理论计算选择确定一组合适的数据使仪器的探测下限最低。效率和本底选择可通过以下数学表达式来确定。Q=E2/4B（1）Q为优质因子其概念是：当仪器的测量时间确定在得到的一系列效率和本底值里选择一组合适的数值使Q值最大即仪器的探测下限最低灵敏度最高。E探测效率B为测量本底。2.2测量时间确定适当的测量时间对于优化仪器的工作性能是一个必不可少的环节。为此在探测下限及误差一定的条件下通过以下近似计算公式可确定BH1217G多路低本底α测量仪最佳测量时间。Tc=1/[（nc-nb）・v2]（2）Tc为最佳测量时间nc为每分钟样品计数率nb为本底计数率v为所要达到的测量精度。3常见故障及注意事项3.1常见故障3.1.1本底较高计数不稳主要原因：①操作样品盘不当或者在屏蔽室内样品放置时间太长α源有“爬”出现象造成金硅面划伤和污染。②周围功率较大的设备或者其他一些电磁波会对仪器的本底造成不良影响。③供电电压异常。④设备震动、晃动等不稳因素。3.1.2没有计数如果仪器出现没有计数现象首先要检查电源性能是否良好。其次要检查电荷灵敏放大器和予主放大器是否损坏。具体方法为：使用万用表检查放大器前端的监测电压正常情况下电荷灵敏放大器为-0.1v-0.2v；予