阅读说明：本技术 可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置 (Alpha radioactive sample measuring tray device capable of rotating angle and translating ) 是由 石睿 庹先国 张松柏 王琦标 邓超 张贵宇 韩强 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置,包括支架,所述支架的端部设置有能够沿着支架移动的角度测量板,角度测量板竖直设置；支架的中间位置设置有托盘,所述托盘与角度测量板相连,所述角度测量板上设置有用于测量托盘与水平面角度的角度刻度,支架上设置有用于测量托盘平移量的平移刻度。本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件,可提高α放射性测量的多样性,丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。(The invention discloses an alpha radioactive sample measuring tray device capable of rotating and translating at an angle, which comprises a bracket, wherein an angle measuring plate capable of moving along the bracket is arranged at the end part of the bracket and is vertically arranged; the middle position of the support is provided with a tray, the tray is connected with an angle measurement plate, the angle measurement plate is provided with angle scales for measuring the angle between the tray and the horizontal plane, and the support is provided with translation scales for measuring the translation amount of the tray. The invention makes the measuring device have the measuring conditions of two factors of angle and wheelbase, can improve the diversity of alpha radioactivity measurement, and enriches and perfects the alpha particle energy spectrum measuring instrument.)

可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置

技术领域

本发明属于α放射性样品测量设备领域，尤其是一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置。

背景技术

基于半导体Si探测器的α粒子射线测量技术已成为测定环境、生物及核技术相关样品中α核素的重要放射性分析手段，有效的α粒子射线测量数据，可以为制定实施方案提供科学参考，因此关于α粒子测量与分析的技术在近十多年来得到了迅速发展。α粒子射线测量是α核素分析的重要手段，但由于α粒子射线穿透能力很弱，未到达探测器就已被介质所吸收，这导致α粒子的测量技术难度较大。α测量包括总的α放射性水平测量和α能谱测量。前者只能提供入射α粒子的数目，确定α放射性总的强弱，不能鉴别α核素种类，也不能确定α粒子射线的能量或能量分布，测量比较简单。而α粒子能谱测量则可以详细按能量将α粒子进行分类，给出不同能量的α粒子数目。目前采用的α粒子能谱测量仪器，具有代表性的是美国某公司生产的α能谱仪，其中测量腔室主要由α样品托盘、真空腔以及托盘卡位(用于控制不同的探测器-样品距离：探测器与被测样品之间有10档距离可供选择，相邻两档之间的距离差为4mm，最小距离为8mm，最大距离为44mm)组成。但要对α放射性进行定量就须对探测器进行效率刻度，并详细掌握探测效率受各种测量条件的影响，其中α面源样品与探测器表面的角度、轴距(面源样品中心轴与探测器表面中心轴的距离)是其中两个重要的影响因素，然而α粒子能谱测量仪器的托盘不具备这两个因素的测量条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，可旋转样品托盘和左右平移托盘，使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。

本发明的目的是这样实现的：可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，包括支架，所述支架的端部设置有能够沿着支架移动的角度测量板，角度测量板竖直设置；支架的中间位置设置有托盘，所述托盘与角度测量板相连，所述角度测量板上设置有用于测量托盘与水平面角度的角度刻度，支架上设置有用于测量托盘平移量的平移刻度。

进一步地，所述支架的两端分别设置有一角度测量板，托盘的两端分别与两角度测量板相连。

进一步地，所述托盘的两端固定设置有连接轴，所述连接轴与角度测量板固定连接，且连接轴与角度测量板的连接处位于角度刻度对应的圆心处。

进一步地，所述支架与角度测量板之间固定设置有导轨，所述导轨上设置有水平的条形孔，所述连接轴位于条形孔中并与条形孔滑动配合。

进一步地，所述托盘的两端固定设置有连接轴，所述连接轴与角度测量板转动配合，且连接轴与角度测量板的连接处位于角度刻度对应的圆心处。

进一步地，所述角度测量板呈半圆形。

进一步地，所述支架的一端设置有水平的测量板，所述平移刻度设置在测量板上。

进一步地，所述托盘为圆形盘体。

本发明的有益效果是：用于放置样品的托盘可旋转，从而能够调节托盘与水平面的角度，利用角度测量板能够测量托盘与水平面的角度；由于托盘与角度测量板相连，且角度测量板能够沿着支架直线移动，当角度测量板移动时带动托盘移动，从而改变托盘到α能谱仪探测器的轴距。因此，本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。

附图说明

图1是本发明的俯视示意图。

图2是图1中A-A的剖视示意图。

图3是另一种实施例的示意简图。

图4是探测效率与轴距的关系图。

图5是探测效率与旋转角度的关系图。

附图标记：1—支架；2—导轨；3—角度测量板；4—托盘；5—连接轴；6—测量板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的可旋转角度和平移的α放射性样品测量托盘装置，包括支架1，所述支架1的端部设置有能够沿着支架1移动的角度测量板3，角度测量板3竖直设置；支架1的中间位置设置有可旋转的托盘4，所述托盘4与角度测量板3相连，所述角度测量板3上设置有用于测量托盘4与水平面角度的角度刻度，支架1上设置有用于测量托盘4平移量的平移刻度。

支架1整体为矩形的框架结构，内部中空，以便于设置托盘4。托盘4用于装载被测样品，采用现有的圆形盘体即可。角度测量板3用于测量托盘4与水平面的夹角，可以采用半圆形，类似于现有的量角器，读数比较方便。当然也可以是其他形状，如矩形，在侧面设置呈圆周分布的角度刻度即可。平移刻度则用于测量测量托盘4的移动距离，从而计算托盘4到α能谱仪探测器的轴距，由于托盘4与角度测量板3相连，托盘4与角度测量板3同步直线移动，托盘4与角度测量板3的移动距离相等，因此，平移刻度可以测量移动距离即作为角度测量板3的移动距离。

本发明的工作原理为：被测样品放在托盘4内，旋转托盘4可调节托盘4与水平面的夹角，并利用角度测量板3测量测量托盘4与水平面的夹角；移动托盘4或角度测量板3，可改变托盘4到α能谱仪探测器的轴距，并利用平移刻度测量托盘4或角度测量板3的移动距离，计算出托盘4到α能谱仪探测器的轴距。因此，本发明使测量装置具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器。

本发明要实现托盘4的旋转且能够随着角度测量板3同步平移，有两种方式，一是角度测量板3只能在支架1上平移，不会随着托盘4同步旋转，此时，托盘4可固定连接一根连接轴5，连接轴5与角度测量板3转动配合。具体如图3所示，可在支架1上表面设置一燕尾形或者倒凸字形的滑槽，角度测量板3的底部设置于滑槽形状相通的滑块，滑块与滑槽滑动配合。

另一种方式为：角度测量板3与托盘4固定连接，不仅能够同步平移，还能够同步转动，具体如图2所示，所述托盘4的两端固定设置有连接轴5，连接轴5与支架1滑动配合，且连接轴5能够转动，所述连接轴5与角度测量板3固定连接，且连接轴5与角度测量板3的连接处位于角度刻度对应的圆心处。这样在平移托盘4时，角度测量板3与托盘4同步平移，在转动托盘4时，角度测量板3与托盘4同步转动。这种方式能够更加方便地读取角度测量板3的转动角度，托盘4初始处于水平状态，转动后，角度测量板3上处于水平位置的角度刻度对应的读数即为角度测量板3的转动角度，角度测量板3的转动角度即为托盘4与水平面的角度。连接轴5与角度测量板3的连接处位于角度刻度对应的圆心处，能够保证托盘4的回转中心处于角度刻度对应的圆心处，提高角度测量的准确性。

为了实现连接轴5与支架1滑动配合，所述支架1与角度测量板3之间固定设置有导轨2，导轨2固定在支架1上，所述导轨2上设置有水平的条形孔，所述连接轴5位于条形孔中并与条形孔滑动配合，确保连接轴5能够平移，也能够转动。为了使转动后的托盘4、角度测量板3和连接轴5保持稳定，可在条形孔的上下侧壁设置弹性垫层，利用弹性垫夹紧连接轴5，当托盘4转动到目标角度后，弹性垫的弹力可对连接轴5进行定位，防止连接轴5自己转动。由于弹性垫具有良好的弹性，不会对平移连接轴5造成太大的阻力，因此不影响托盘4的平移。

角度测量板3可以设置一个，位于支架1的一端，作为优选的实施方式，所述支架1的两端分别设置有一角度测量板3，托盘4的两端分别与两角度测量板3相连。两个角度测量板3相对于托盘4对称设置，且两个角度测量板3上均设置有角度刻度，均可以测量托盘4的旋转角度，使用更加方便。

平移刻度可以直接设置在支架1上，优选的，所述支架1的一端设置有水平的测量板6，所述平移刻度设置在测量板6上。测量板6水平，上表面处于水平状态，在制造和装配时，可将角度测量板3上的角度刻度的零刻度线与测量板6上表面对齐，这样以测量板6上表面作为参照，以便于准确读出测量板6的转动角度。

本发明使α粒子能谱测量仪器能具备角度、轴距两个因素的测量条件，可提高α放射性测量的多样性，丰富和完善了α粒子能谱测量仪器，通过以下实施例进行说明。

探测效率随轴距的变化情况测试

探源距分别设置为2.4cm和3.2cm，轴距分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8cm时，谱仪对²⁴¹Am、²³⁸Pu标准面源的探测效率，如图4所示。随着轴距的增加，谱仪探测效率逐渐降低，但轴距在0.8mm以内时，对谱仪探测效率的影响较小。

探测效率随旋转角度的变化情况测试

实验测量的探源距为2.4cm、轴距分别为0、4、8mm，使用的放射源是²⁴¹Am、²³⁸Pu、²⁴¹Am-²³⁹Pu标准面源，从整体规律可以看出，在不同轴距下随着放置角度的变化放射源的探测效率也在不断改变。从理论上来说，当放射源与探测器平行时(90°)，探测效率最大。

图5可以看出放射源放置角度对谱仪探测效率的影响存在一定规律。当放射源放置角度在一定范围内时，在该范围内放射源放置角度对探测效率的影响较小，随着轴距的增加，该范围会发生变化。

结论：本发明使α粒子能谱测量仪器能具备角度、轴距两个因素的测量条件，能够通过试验找到具有较高探测效率时的轴距和旋转角度，有利于提高测量效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。