阅读说明：本技术 一种设有脉冲光源的液闪测量仪的电子学淬灭监测单元 (Electronics quenching monitoring unit of liquid flash measuring instrument with pulse light source ) 是由 梁金胜 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种设有脉冲光源的液闪测量仪的电子学淬灭监测单元,能够获取在脉冲光源的标准脉冲条件下系统的单位时间内的实际计数CPM和对应的TDCR值,对仪器本身带来的电子学误差进行了监测,并提出了两种逻辑判断方式,提高了测量精度和测量效率。(The invention relates to an electronic quenching monitoring unit of a liquid flash measuring instrument with a pulse light source, which can acquire an actual counting CPM and a corresponding TDCR value of a system in unit time under the standard pulse condition of the pulse light source, monitor electronic errors brought by the instrument, provide two logic judgment modes and improve the measuring precision and the measuring efficiency.)

一种设有脉冲光源的液闪测量仪的电子学淬灭监测单元

技术领域

本发明涉及核辐射或X射线辐射的测量，具体是X射线辐射、γ射线辐射、微粒子辐射或宇宙线辐射的测量领域，尤其涉及闪烁体是液体的闪烁探测器辐射强度测量，具体来说是一种设有脉冲光源的液闪测量仪的相关监测单元。

背景技术

液体闪烁测量( 简称液闪) 技术是二十世纪五十年代初期发展起来的一种测量低能贝塔射线的有效方法, 也可用于探测其它核辐射，例如可以用于探测阿尔法 射线、中子，伽玛射线等辐射，液闪测量仪被广泛地应用于工业、农业、生物学、化学、医学、药学、地质、水文、考古、环境等诸多方面。

然而，在实际测量中，因为各种因素的干扰，导致测量精度受限，主要的影响因素是淬灭的影响，淬灭的种类很多，包括相淬灭，电离淬灭，浓度淬灭，化学淬灭，颜色淬灭等等淬灭，受此影响，导致样品的计数效率变低（CPM/DPM值变小，CPM表示液闪测量仪对样品的每分钟的计数率; DPM表示样品每分钟的绝对衰变数,两者的百分比叫该样品的计数效率），在实际测量时，直接测量的结果是CPM，如何从CPM准确得到DPM就成为本领域最关心的问题，因为通常淬灭是主要影响因素，因此该反推过程就叫做淬灭校正。现有技术中各厂家生产的已知的淬灭校正方法主要包括内标法，外标法，效率示踪法等，无论采用何种方法，本质上都是寻找到一个可以直接或者间接表征计数效率的指标，并且该指标在物理意义上是可测量的，当测量样品时，通过该可测量的指标就可以知道当下的计数效率，从而可以从测量值CPM计算得到DPM，内标法属于直接的表征方式，但是其需要特殊配置的液闪液，外标法必须有一组和淬灭程度相关的指标与计数效率才能进行拟合，然而外标法因为无法模拟液闪溶液本身的性质，往往测量的结果误差较大，减小误差提高测量精度就成为本领域技术人员的努力方向，而已知的这些方法，本领域技术人员通常更关心使得标准样品的测量和待测样品的测量处于相同的测量条件来减小误差，然而仪器条件，包括光电传感器本身的条件时刻都有可能发生改变，本领域却没有很好的监测方法来对仪器本身可能的性能波动误差进行校正，或者说本领域就没有发现该问题实际也是误差产生的一个重要部分。

发明内容

在现有技术的基础上，申请人的技术团队通过大量的物力和人力投入，研究出了一种液闪测量仪和一种液闪测量仪的淬灭校正方法（实际上研究出了三种可用的方案，本申请涉及一种，另两种方案另案提出申请，每种方案均分为主要单元，整体装置和方法进行布局），首创性提出了无论是外标法还是内标法均应当重视仪器本身的误差，并对此提出了解决方案，可以较明显的提高测量精度，具有预料之外的技术效果。

本发明提供了一种设有脉冲光源的液闪测量仪的电子学淬灭监测单元，主要目的是提供一种具有更高精度的液闪测量装置。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种设有脉冲光源的液闪测量仪的电子学淬灭监测单元，包括：

脉冲光源控制单元，该单元用于脉冲光源的打开和关闭，并能够控制脉冲光源的闪光频率；

监测数据采集单元，该单元能够获取在脉冲光源的标准脉冲条件下系统的单位时间内的实际计数CPM和对应的TDCR值；

拟合单元，该单元用于对监测数据采集单元中的CPM与TDCR值进行拟合得到拟合曲线；

电子学系统监测数据储存单元，该单元用于储存在脉冲光源的标准脉冲条件下，电子学系统的实际计数和对应的TDCR值；

计算单元，该单元能够根据实际计数代入所述拟合单元的拟合曲线进行TDCR值计算；

逻辑判断单元，该单元能够将在脉冲光源的标准脉冲条件下所述监测数据数据采集单元最新采集的CPM值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值进行比较，比较的方式分为两种情况，第一种情况为，如果CPM值相同或两者差值在设定的阈值范围内，则直接将所述最新采集的CPM值所对应的TDCR值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；第二种情况为，如果两者差值在设定的阈值范围外，则将所述最新采集的CPM值使用所述计算单元进行对应TDCR值的计算，将计算得到的TDCR值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；两种情况下，如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围内则表示电子学淬灭的影响不大可继续进行样品测量，而如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要进行电子学器件和线路的检查。

进一步地，所述拟合单元在进行拟合时，所采用的拟合数据至少为5组。

进一步地，所述拟合数据是所述脉冲光源控制单元控制脉冲光源在不同的脉冲频率下得到。

该电子学淬灭监测单元属于液闪测量仪计算控制单元的一部分，典型可适用的液闪测量仪，包括样品承载单元，驱动单元，测量单元，计算控制单元，脉冲光源；所述驱动单元包括旋转台和多个驱动电机，样品承载单元设置在旋转台上，样品承载单元整体和旋转台的一部分设置在测量单元的壳体中，旋转台的另一部分和多个驱动电机设置在所述测量单元的壳体外，所述多个驱动电机至少为两个驱动电机分别用于驱动旋转台旋转以及驱动脉冲光源的升降，旋转台和样品承载单元内部相通，脉冲光源设置在旋转台内部，并且能够被驱动伸入样品承载单元内部，脉冲光源的顶部为平面结构，当脉冲光源完全处于旋转台内部时，脉冲光源的顶部作为样品承载单元的一部分底部，所述一部分底部与样品承载单元的另一部分底部构成样品承载单元的完整底部，测量单元的壳体中还设置有至少三个光电倍增管，当样品放置在样品承载单元上时，光电倍增管包围样品；计算控制单元与光电倍增管，脉冲光源和驱动电机连接，用于控制脉冲光源的开启和关闭，收集光电倍增管的测量信号并进行计算以及控制驱动电机进行驱动作业。

进一步地，所述脉冲光源为脉冲氙灯，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s。

进一步地，所述脉冲光源为脉冲氙灯的闪光频率为60-100次/分钟。

进一步地，样品承载单元的另一部分底部设置有环状标记，用于明显标识所述脉冲光源顶部区域和所述样品承载单元的另一部分底部。

本发明还涉及一种液闪测量仪的测量方法，所述的测量方法包括：

步骤一，电子学原始数据建立步骤，在液闪测量仪第一次使用时，将脉冲光源设置在样品承载单元内，控制脉冲光源在不同闪光频率下工作，通过光电倍增管获取多组该光电倍增管采集到的单位时间内的实际计数CPM与和三重-双重符合比值TDCR值，脉冲光源为系统自带的脉冲光源，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s，闪光频率可调节范围为60-100次/分钟；

步骤二，电子学数据监测步骤，在每次标准样品和待测样品测量前，均通过步骤一所述的脉冲光源进行电子学数据监测，具体步骤为，打开脉冲光源，设定闪光频率，记录当前的CPM和TDCR值，至少储存记录两组数据；

步骤三，计算步骤，将所述步骤一中的CPM和TDCR值进行数据拟合得到拟合曲线，计算步骤二中最后一次CPM值与倒数第二次CPM值的差值；

步骤四，逻辑判断步骤，如果步骤三中所述的差值为零或者在设定的阈值范围内，则直接将所述最后一次CPM值对应的TDCR值与倒数第二次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；如果所述差值在设定的阈值范围外，则将所述最后一次CPM值代入所述拟合曲线进行对应TDCR值的计算，将计算得到的TDCR值与倒数第二次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；两种所述的TDCR值的差值在设定的阈值范围内则表示电子学淬灭的影响不大可提示用户继续进行步骤六的样品测量，而如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要提示用户进行电子学器件和线路的检查并进行步骤五；

步骤五，电子学数据更新步骤，当修复电子学器件和线路后重复步骤四直到所述的TDCR值的差值在设定的阈值范围内，将所述的最后一次CPM值对应的TDCR值进行储存作为下一次逻辑判断的比较数据；

步骤六，进行常规的淬灭校正步骤和待测样品测量步骤。

进一步地，所述步骤二中设定闪光频率的依据为系统当前工作状态的实际计数率高低。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1）现有技术中往往忽略电子学淬灭的影响因素，本发明创造性地提出了该被忽略的问题并给出了监测手段；

2）本发明提出了两种逻辑判断方式，根据实际情况并非每次都要使用拟合数据，而是可能进行直接的CPM对比并进行相应的TDCR对比，提高了效率；

3）本发明提出2的结构和方法易于与现有结构进行结合，对现有结构进行简单改造后就可以使用本发明的方式进行电子学淬灭的监测，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明测量单元和计算控制单元的结构示意图。

图2为本发明液闪仪的整体结构。

图3为本发明的脉冲光源的顶部与样品承载单元的另一部分底部配合示意图。

图中：1. 样品承载单元 1.1. 样品承载单元的另一部分底部 2.1.旋转台驱动电机 2.2.脉冲光源驱动电机 3.旋转台 4. 光电倍增管 5. 脉冲光源 5.1.脉冲光源的顶部6. 测量单元壳体 7. 计算控制单元 8.用户端 9.环状标记。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，如背景技术所述，已知对于淬灭程度的表征方式有多种方式，本发明的改进在于如何通过不需要改变样品本身属性从而建议表征参数与实际淬灭程度的关系，例如本发明提到的TDCR值以及未提及的其它常用表征参数（SCR，SIS，ESR，H值等）的原理和计算方法均属于现有技术，本发明采用TDCR为例，并不是说仅仅适用该值，其它值也可以适用，而DPM和CPM，计数效率也是本领域的固定术语，有其公知含义，本发明中提及的简称均为公知定义，在本申请的记载中不再赘述，用到的标准样品除特别说明外，均为市售普通标准样品，例如系列标准淬灭样品就是本领域公知的类型，对其配比和组分不再特别说明。

结合图1-图3，本发明的液闪测量仪，样品承载单元（1），驱动单元，测量单元（4），计算控制单元（7），脉冲光源（5）；所述驱动单元包括旋转台（3）和多个驱动电机（2.1，2.2），样品承载单元（1）设置在旋转台（3）上，样品承载单元整体（1）和旋转台（3）的一部分设置在测量单元的壳体（6）中，旋转台的另一部分和多个驱动电机（2.1，2.2）设置在所述测量单元的壳体（6）外，所述多个驱动电机至少为两个驱动电机（2.1，2.2）分别用于驱动旋转台（3）旋转以及驱动脉冲光源（5）的升降，旋转台（3）和样品承载单元（1）内部相通，脉冲光源（5）设置在旋转台（3）内部，脉冲光源（5）的顶部(5.1)为平面结构，当脉冲光源(5)完全处于旋转台(3)内部时，脉冲光源的顶部(5.1)作为样品承载单元(1)的一部分底部，所述一部分底部与样品承载单元的另一部分底部(1.1)构成样品承载单元的完整底部，测量单元的壳体(6)中还设置有至少三个光电倍增管(PM1-PM3)，当样品(S)放置在样品承载单元(1)上时，光电倍增管(PM1-PM3)包围样品；计算控制单元(7)与光电倍增管(PM1-PM3)，脉冲光源(5)和驱动单元连接，用于控制脉冲光源（5）的调节，收集光电倍增管（PM1-PM3）的测量信号并进行计算以及控制驱动电机（2.1，2.2）进行驱动作业。

所述脉冲光源为脉冲氙灯，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s，闪光频率为60-100次/分钟，该脉冲氙灯为市售普通脉冲氙灯。

请参阅图3，所述样品承载单元的另一部分底部设置有环状标记（9），用于明显标识所述脉冲光源顶部区域和所述样品承载单元的另一部分底部，以提示测量人员在某些需要避开脉冲光源区域时方便操作。

本发明还涉及一种液闪测量仪的电子学淬灭监测单元，属于液闪测量仪计算控制单元的一部分，该部分控制单元可以作为独立单元进行销售，具体包括：

脉冲光源控制单元，该单元用于脉冲光源的打开和关闭，并能够控制脉冲光源的闪光频率；

监测数据采集单元，该单元能够获取在脉冲光源的标准脉冲条件下系统的单位时间内的实际计数CPM和对应的TDCR值，可以根据具体的系统当前计数能力或者工作状态，从高到低设置不同的脉冲光源闪光频率获取5组以上的数据；

拟合单元，该单元用于对监测数据采集单元中的CPM与TDCR值进行拟合得到拟合曲线，通常需要5组以上数据可以得到较好的拟合结果；

电子学系统监测数据储存单元，该单元用于储存在脉冲光源的标准脉冲条件下，电子学系统的实际计数和对应的TDCR值；

计算单元，该单元能够根据实际计数代入所述拟合单元的拟合曲线进行TDCR值计算；

逻辑判断单元，该单元能够将在脉冲光源的标准脉冲条件下所述监测数据数据采集单元最新采集的CPM值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值进行比较，比较的方式分为两种情况，第一种情况为，如果CPM值相同或两者差值在设定的阈值范围内（例如相差在10%以内，这里的阈值可以根据具体需要进行灵活设置，不做特别限定），则直接将所述最新采集的CPM值所对应的TDCR值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；第二种情况为，如果两者差值在设定的阈值范围外，则将所述最新采集的CPM值使用所述计算单元进行对应TDCR值的计算，将计算得到的TDCR值与所述电子系统监测数据储存单元中储存的最后一次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；两种情况下，如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围内（例如相差在5%以内，这里的阈值可以根据具体需要进行灵活设置，不做特别限定）则表示电子学淬灭的影响不大可继续进行样品测量，而如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要进行电子学器件和线路的检查。

这些功能单元可以集成在计算机中，通过计算机的常规逻辑，计算和储存等单元实现，也可通过分别设置对应的上位机功能单元分别实现，可根据具体需要进行设置，两种设置方法对本发明的构思并不构成实质影响，也不做特别限定。

本发明还涉及一种液闪测量仪的测量方法，所述的测量方法包括：

步骤一，电子学原始数据建立步骤，在液闪测量仪第一次使用时，将脉冲光源设置在样品承载单元内，控制脉冲光源在不同闪光频率下工作，通过光电倍增管获取多组该光电倍增管采集到的单位时间内的实际计数CPM与和三重-双重符合比值TDCR值，脉冲光源为系统自带的脉冲光源，峰值闪光能力小于20焦耳，脉冲宽度为0.2-0.8s，闪光频率可调节范围为60-100次/分钟；

步骤二，电子学数据监测步骤，在每次标准样品和待测样品测量前，均通过步骤一所述的脉冲光源进行电子学数据监测，具体步骤为，打开脉冲光源，设定闪光频率，设定闪光频率的依据为系统当前工作状态的实际计数率高低，记录当前的CPM和TDCR值，至少储存记录两组数据；

步骤三，计算步骤，将所述步骤一中的CPM和TDCR值进行数据拟合得到拟合曲线，计算步骤二中最后一次CPM值与倒数第二次CPM值的差值；

步骤四，逻辑判断步骤，如果步骤三中所述的差值为零或者在设定的阈值范围内，则直接将所述最后一次CPM值对应的TDCR值与倒数第二次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；如果所述差值在设定的阈值范围外，则将所述最后一次CPM值代入所述拟合曲线进行对应TDCR值的计算，将计算得到的TDCR值与倒数第二次CPM值对应的TDCR值进行比较得到TDCR值的差值；两种所述的TDCR值的差值在设定的阈值范围内则表示电子学淬灭的影响不大可在用户端（9）提示用户继续进行步骤六的样品测量，而如果所述TDCR值的差值在设定的阈值范围外则表示电子学淬灭的影响较大会引起较大测量误差，需要提示用户进行电子学器件和线路的检查并进行步骤五；

步骤五，电子学数据更新步骤，当修复电子学器件和线路后重复步骤四直到所述的TDCR值的差值在设定的阈值范围内，将所述的最后一次CPM值对应的TDCR值进行储存作为下一次逻辑判断的比较数据；

步骤六，进行常规的淬灭校正步骤和待测样品测量步骤。常规的淬灭校正步骤和待测样品测量步骤可以与现有技术并相同，不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。