具有能量补偿功能的盖革计数器探头
阅读说明：本技术 具有能量补偿功能的盖革计数器探头 (Geiger counter probe with energy compensation function ) 是由 潘同华 史建科 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明为具有能量补偿功能的盖革计数器探头,属于核辐射监测领域；提出具有能量补偿功能的盖革计数器探头；技术方案为：具有能量补偿功能的盖革计数器探头,包括：金属管和阳极丝,所述金属管内设置有密闭电离空间,所述阳极丝一端固定于电离空间内,所述阳极丝另一端固定于电离空间外；所述金属管外壁上固定有两个合金管,两个合金管与金属管共中心轴,且两个合金管之间存在有间隙。(The invention relates to a Geiger counter probe with an energy compensation function, belonging to the field of nuclear radiation monitoring; providing a Geiger counter probe with an energy compensation function; the technical scheme is as follows: geiger counter probe with energy compensation, comprising: the ionization device comprises a metal tube and an anode wire, wherein a closed ionization space is arranged in the metal tube, one end of the anode wire is fixed in the ionization space, and the other end of the anode wire is fixed outside the ionization space; two alloy pipes are fixed on the outer wall of the metal pipe, the two alloy pipes and the metal pipe share a central shaft, and a gap exists between the two alloy pipes.)
技术领域
本发明为具有能量补偿功能的盖革计数器探头，属于核辐射监测领域。
背景技术
盖革-米勒计数器是一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线和X射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头，当向探头施加的电压达到一定范围时，射线在管内每电离产生一对离子，就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录，由此测量得单位时间内的射线数。
探头在监测周围环境辐射时需要对低能辐射具有很好的灵敏度及能响特性，但这本身是一组矛盾。经过试验，金属管采用薄壁不锈钢具有较高灵敏度，但能量探测下限较高，加屏蔽片或者加大壁厚可以减少过响应的情况，但同时也会降低电离室的灵敏度。
采用屏蔽片是使用较多的一种能量补偿方式。在探头制作初期，经过计算后确定屏蔽片厚度、材质以及在金属管上的覆盖面积。根据模拟计算结果表明，利用屏蔽片的衰减作用可以优化能响时。但是，光子能量不同受到金属管和屏蔽片的衰减作用也不同，具体而言：光子能量50～100keV的射线受金属管和屏蔽片的衰减作用最强，光子能量120～200keV的射线受金属管和屏蔽片的衰减作用相对降低。因此常规的屏蔽片无法兼顾两者，存在探头对光子能量120～200keV的射线降低响应的同时造成对光子能量50～100keV的射线响应过低的问题。
另外，在不影响降低能响的同时，加大电子雪崩区域面积可有效提高灵敏度，在金属管确定的情况下，增大阳极丝直径是直接有效的途径之一。
但是，探头加工过程复杂，对生产技术人员的熟练度要求很高，而且在玻璃密封过程中极易造成气体交换，导致气体比例不稳定，探头质量较低。探头使用范围较广，外界温度范围较大，阳极丝和玻璃封堵之间的冷热膨胀系数不一，造成阳极丝与玻璃封堵之间裂缝。为防止出现该问题，阳极丝的直径一般在1mm以下，阳极丝表面积相对较小，导致探头灵敏度较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出具有能量补偿功能的盖革计数器探头。
为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：
具有能量补偿功能的盖革计数器探头，包括：金属管和阳极丝，所述金属管内设置有密闭电离空间，所述阳极丝一端固定于电离空间内，所述阳极丝另一端固定于电离空间外；所述金属管外壁上固定有两个合金管，两个合金管与金属管共中心轴，且两个合金管之间存在有间隙。
所述阳极丝与金属管一端封堵接触位置为中空结构，且电离空间完全封闭。
所述合金管为铅锡合金。
所述间隙位于金属管中部。
阳极丝为管状结构。
所述阳极丝另一端采用封帽密封。
所述阳极丝贯穿封堵中心且相对固定，所述阳极丝与金属管中心轴重合。
所述封堵、封盖和封帽均为玻璃。
所述阳极丝外径为0.8～1.2mm，所述阳极丝内径为0.6～0.8mm。
所述阳极丝为镀金钨丝。
本发明采用合金管之间存在间隙，可以兼顾光子能量120～200keV的射线和光子能量50～100keV的射线均可降低响应且不至于对某些低能射线响应过低。
本发明采用采用铅锡合金，铅和锡对不同能量射线衰减程度，铅锡合金可对不同能级的射线进行衰减，同时根据试验调整铅锡合金比例，来调整不同光子能量射线的响应。
本发明阳极丝采用中空管结构，虽然阳极丝与玻璃封堵之间的冷热系数不同，但是管体结构相对于杆状结构，其形变系数降低；因此可以增大阳极丝外径，从而增大了电子雪崩区域面积，进而提高了探头灵敏度。
本发明阳极丝采用中空管结构同时配合金属管另一端开口，可以提前将金属管一端采用熔融玻璃的封堵密封，然后通过阳极丝进气，金属管另一端排气形成气体置换，最后金属管另一端采用封盖密封，阳极丝采用封帽密封；具有操作方便快捷，金属管内气体比例接近理想值的优点，进一步提高了探头精度。
本发明在降低能响的同时，提高探头灵敏度，可解决对低能射线过响应的同时，对200keV的射线提高监测灵敏度。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明剖面结构示意图。
图中：1为金属管，2为阳极丝，3为电离空间，4为合金管，5为间隙，6为封堵，7为封盖，8为封帽。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合附图和实施例详细阐述：
实施例1
如图1至图2所述：本发明所述具有能量补偿功能的盖革计数器探头，包括：金属管1和阳极丝2，所述金属管1内设置有密闭电离空间3，所述阳极丝2一端固定于电离空间3内，所述阳极丝2另一端固定于电离空间3外；所述金属管1外壁上固定有两个合金管4，两个合金管4与金属管1共中心轴，且两个合金管4之间存在有间隙5。
所述阳极丝2与金属管1一端封堵6接触位置为中空结构，且电离空间3完全封闭。
所述合金管4为铅锡合金。
所述间隙5位于金属管1中部。
阳极丝2为管状结构。
所述阳极丝2另一端采用封帽8密封。
所述阳极丝2贯穿封堵6中心且相对固定，所述阳极丝2与金属管1中心轴重合。
所述封堵6、封盖7和封帽8均为玻璃。
所述阳极丝2外径为1.0mm，所述阳极丝2内径为0.7mm。
所述阳极丝2为镀金钨丝。
实施例2
如图1至图2所述：本发明所述具有能量补偿功能的盖革计数器探头，包括：金属管1和阳极丝2，所述金属管1内设置有密闭电离空间3，所述阳极丝2一端固定于电离空间3内，所述阳极丝2另一端固定于电离空间3外；所述金属管1外壁上固定有两个合金管4，两个合金管4与金属管1共中心轴，且两个合金管4之间存在有间隙5。
所述阳极丝2与金属管1一端封堵6接触位置为中空结构，且电离空间3完全封闭。
所述合金管4为铅锡合金。
所述间隙5位于金属管1中部。
阳极丝2为管状结构。
所述阳极丝2另一端采用封帽8密封。
所述阳极丝2贯穿封堵6中心且相对固定，所述阳极丝2与金属管1中心轴重合。
所述封堵6、封盖7和封帽8均为玻璃。
所述阳极丝2外径为0.8mm，所述阳极丝2内径为0.6mm。
所述阳极丝2为镀金钨丝。
实施例3
如图1至图2所述：本发明所述具有能量补偿功能的盖革计数器探头，包括：金属管1和阳极丝2，所述金属管1内设置有密闭电离空间3，所述阳极丝2一端固定于电离空间3内，所述阳极丝2另一端固定于电离空间3外；所述金属管1外壁上固定有两个合金管4，两个合金管4与金属管1共中心轴，且两个合金管4之间存在有间隙5。
所述阳极丝2与金属管1一端封堵6接触位置为中空结构，且电离空间3完全封闭。
所述合金管4为铅锡合金。
所述间隙5位于金属管1中部。
阳极丝2为管状结构。
所述阳极丝2另一端采用封帽8密封。
所述阳极丝2贯穿封堵6中心且相对固定，所述阳极丝2与金属管1中心轴重合。
所述封堵6、封盖7和封帽8均为玻璃。
所述阳极丝2外径为1.2mm，所述阳极丝2内径为0.8mm。
所述阳极丝2为镀金钨丝。
具有能量补偿功能的盖革计数器探头参数为：
所述金属管1直径为15mm，长度为45mm，合金管4的铅与锡体积比为1:20，所述合金管4壁厚为2.5mm，两个合金管4之间的间隙5为4.5mm。
本发明具体加工时，金属管1和阳极丝2采用固定设备相对固定，此时需注意金属管1和阳极丝2之间分离，金属管1一端开口采熔融玻璃密封形成封堵4。阳极丝接气体罐，注入气体时金属管内气体通过另一端排出，如此一段时间后确保金属管1内气体完全置换，采用熔融玻璃封堵金属管1另一端，同时关闭气体罐。阳极丝另一端与气体罐接口处滴熔融玻璃后分离，使阳极丝另一端形成封帽6。气体罐出口保持喷气，将气体罐出口处熔融玻璃冷却后敲碎脱落即可。将提前计算好的合金管4套装于金属管1上，通过焊接固定。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。