本發(fā)明屬于輻射監(jiān)測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于雙半球碲鋅鎘探測(cè)器及雙前置放大器的劑量率儀。
背景技術(shù)：
：國(guó)內(nèi)外將碲鋅鎘(以下簡(jiǎn)稱CZT)晶體用于輻射監(jiān)測(cè)方面的技術(shù)比較成熟，目前已經(jīng)公開了平面型、混合手持型、弗里希柵型以及半球型碲鋅鎘探測(cè)器等，其中半球型CZT探測(cè)器形狀一般為長(zhǎng)方體形，電場(chǎng)為類半球型，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員一般稱之為半球型CZT探測(cè)器。王瑩等2014年公開了《基于半球型碲鋅鎘探測(cè)器的多功能劑量率儀適用性研究》這一文獻(xiàn)，并從能量范圍、能量分辨率、環(huán)境適應(yīng)性和角響應(yīng)等方面闡述了基于半球型CZT探測(cè)器作為多功能劑量率儀的適用性，該文獻(xiàn)是利用兩個(gè)半球型CZT探測(cè)器共陽極合并成一個(gè)類球型CZT探測(cè)器，但是該文獻(xiàn)公開的探測(cè)器仍然存在探測(cè)效率和能量分辨率較低的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：(一)發(fā)明目的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種能量分辨率高、探測(cè)效率高的劑量率儀。(二)技術(shù)方案為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種基于雙半球碲鋅鎘探測(cè)器及雙前置放大器的劑量率儀，該劑量率儀包括探測(cè)器系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)；所述探測(cè)器系統(tǒng)包括兩個(gè)半球型CZT晶體、前置放大器及電路板，兩個(gè)半球型CZT晶體的形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，均為長(zhǎng)方體形；所述每個(gè)半球型CZT晶體面積最大的一個(gè)面接正高壓，為陽極，其他5面接地為陰極；該兩個(gè)晶體采用左右擺放的方式安裝在電路板上，電路板下方對(duì)應(yīng)每個(gè)CZT晶體處都設(shè)置有一個(gè)前置放大器，X、γ射線在CZT晶體上產(chǎn)生的信號(hào)傳輸至前置放大器上；該兩個(gè)晶體面積最大的陰極面為左右相鄰面，且該兩個(gè)相鄰面緊密貼合；該兩個(gè)晶體、電路板及前置放大器位于一個(gè)圓筒形外殼內(nèi)，兩個(gè)晶體的正中位置處于圓筒的徑向中心線上且陽極面對(duì)著筒壁,該探測(cè)器外殼進(jìn)行了密封處理；所述控制電路系統(tǒng)包括高壓電源模塊、低壓電源模塊、便攜式模組電源及電池管理芯片，其中高壓電源模塊、低壓電源模塊分別通過線路與前置放大器連接，且線路與圓筒形外殼之間通過航空插件連接以密封處理；高壓電源模塊為兩個(gè)半球型CZT晶體提供高壓，低壓電源模塊為前置放大器提供±12V的工作電壓；所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括雙通道數(shù)字多道、信號(hào)處理軟件、液晶觸摸屏和計(jì)算機(jī)，從前置放大器出來的兩路信號(hào)線分別進(jìn)入數(shù)字多道，兩路數(shù)字多道分別對(duì)測(cè)量能譜進(jìn)行處理后相加，相加后的測(cè)量能譜通過軟件可在該系統(tǒng)的液晶觸摸屏或計(jì)算機(jī)上顯示。該信號(hào)處理系統(tǒng)能提供完備的數(shù)字極零相消、數(shù)字濾波成型、峰值判定及提取、能譜生成功能。優(yōu)選地，所述前置放大器為低噪聲電荷靈敏前置放大器。優(yōu)選地，所述半球型CZT晶體的尺寸為10mm×10mm×5mm。優(yōu)選地，所述圓筒形外殼為鋁殼，其中鋁殼厚度為1mm，兩個(gè)晶體的正中位置處于圓筒的中心且陽極面對(duì)著筒壁。優(yōu)選地，所述便攜式模組電源為鋰電池組，外出攜帶時(shí)使用，電池管理芯片控制電池電量使用情況。優(yōu)選地，所述兩個(gè)半球型CZT晶體的外周包裹著一層黑色的環(huán)氧樹脂包裹。優(yōu)選地，所述高壓電源模塊為前置放大器提供的高壓為0～1500V。(三)有益效果本發(fā)明提供的劑量率儀，該探測(cè)器包括兩個(gè)半球型CZT晶體、雙前置放大器和雙通道數(shù)字多道，與現(xiàn)有的兩個(gè)半球型CZT晶體采用共陽極組合且電場(chǎng)為類球型不同，本發(fā)明采用陰極面為相鄰面即“共陰極”的方式放置，組合的電場(chǎng)非球型，從兩路CZT晶體輸出的信號(hào)分別接入兩路前置放大器，再分別進(jìn)入數(shù)字多道進(jìn)行處理后相加。采用這樣的CZT晶體組合方式和信號(hào)處理方式能夠提高對(duì)X/γ射線探測(cè)效率和能量分辨率。試驗(yàn)證明對(duì)Am-241(59.5keV)的探測(cè)效率提高了約13倍，對(duì)不同放射源的能量分辨率改善了約40％，具體如表1所示。表1不同能量射線的能量分辨率共陽極條件下的能量分辨率共陰極條件下的能量分辨率Am-24110.3％7.57％Cs-1374.18％2.96％Co-603.55％2.71％附圖說明圖1是本申請(qǐng)?zhí)峁┑膭┝柯蕛x中兩個(gè)半球型CZT晶體擺放方式示意圖；其中1是半球型CZT晶體的陽極面，2是半球型CZT晶體；圖2是共陽極和共陰極條件下用MCNP方法模擬距離劑量率儀10cm處，能量范圍為10keV-2MeV的單能點(diǎn)放射源探測(cè)效率模擬結(jié)果示意圖；具體實(shí)施方式下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。實(shí)施例一種基于雙半球碲鋅鎘探測(cè)器及雙前置放大器的劑量率儀，該劑量率儀包括探測(cè)器系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)；所述探測(cè)器系統(tǒng)包括兩個(gè)半球型CZT晶體2、前置放大器及電路板，兩個(gè)半球型CZT晶體的形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，均為10mm×10mm×5mm的長(zhǎng)方體形；所述每個(gè)半球型CZT晶體面積最大的一個(gè)面接正高壓為陽極，其他5面接地為陰極；該兩個(gè)晶體采用左右擺放的方式安裝在電路板上，電路板下方對(duì)應(yīng)每個(gè)CZT晶體處都設(shè)置有一個(gè)前置放大器，X、γ射線在CZT晶體上產(chǎn)生的信號(hào)傳輸至前置放大器上；該兩個(gè)晶體面積最大的陰極面為左右相鄰面，且該兩個(gè)相鄰面緊密貼合；該兩個(gè)晶體、電路板及前置放大器位于一個(gè)圓筒形鋁殼內(nèi)，其中鋁殼厚度為1mm，兩個(gè)晶體的正中位置處于圓筒的徑向中心線上且陽極面對(duì)著筒壁。所述前置放大器為低噪聲電荷靈敏前置放大器。所述圓筒形外殼為鋁殼，所述控制電路系統(tǒng)包括高壓電源模塊、低壓電源模塊、便攜式模組電源及電池管理芯片，其中高壓電源模塊、低壓電源模塊分別通過線路與前置放大器連接，且該線路與圓筒形外殼之間密封處理；高壓電源模塊為兩個(gè)半球型CZT晶體提供0～1500V高壓，低壓電源模塊為前置放大器提供±12V的工作電壓；所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括雙通道數(shù)字多道、信號(hào)處理軟件、液晶觸摸屏和計(jì)算機(jī)，從前置放大器出來的兩路信號(hào)線分別進(jìn)入數(shù)字多道，兩路數(shù)字多道分別對(duì)測(cè)量能譜進(jìn)行處理后相加，相加后的測(cè)量能譜通過軟件可在該系統(tǒng)的液晶觸摸屏或計(jì)算機(jī)上顯示。該信號(hào)處理系統(tǒng)能提供完備的數(shù)字極零相消、數(shù)字濾波成型、峰值判定及提取、能譜生成功能。所述便攜式模組電源為鋰電池組，外出攜帶時(shí)使用，電池管理芯片控制電池電量使用情況。所述兩個(gè)半球型CZT晶體的外周包裹著一層黑色的環(huán)氧樹脂包裹。將能量范圍為10keV-2MeV的單能點(diǎn)源位于探測(cè)器上方，距離探測(cè)器中心10cm。在其他條件均一致的情況下分別對(duì)“共陰極”和“共陽極”的探測(cè)器幾何進(jìn)行MCNP仿真，得到的源峰探測(cè)效率如圖2所示。從圖2可看出，雙半球型CZT晶體“共陰極”相對(duì)于“共陽極”在低能量區(qū)其探測(cè)效率顯著提高。當(dāng)前第1頁1 2 3