一种利用平均电离电流测量α粒子活度的方法及设备 【技术领域】
本发明涉及一种测量α粒子活度的方法及设备，尤其是涉及一种利用平均电离电流测量α粒子活度的方法及设备。
背景技术
由于α粒子的射程极短以及贯穿能力较弱，因此在直接测量α粒子的活度时有如下限制条件：一是要采用薄窗探测器；二是探测器与被测表面有距离限制(一般小于3-5厘米)；三是被测物体表面要尽量平整。上述限制条件给某些实际测量工作带来很大的不便，甚至在很多场合下难以实现。例如对包含不平整或不规则表面的物体(如常用工具、机器零部件、管道内壁等)直接测量其α粒子活度，进而计算其表面污染程度难以得到准确的结果。
【发明内容】
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种利用平均电离电流测量a粒子活度的方法及设备，该方法及设备能够根据α粒子在空气中产生的电离离子对的电离电流与α粒子的活度之间的关系，通过测量出电离电流，进而能够间接地测量出α粒子的活度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用平均电离电流测量α粒子活度的方法，所述的方法根据α粒子在空气中产生的电离离子对的电离电流y(fA)与α粒子的活度x(Bq)之间的关系方程y(fA)＝A+Bx(Bq)，通过测量出电离电流，进而间接地测量出α粒子的活度；所述的关系方程中的A和B为常数，通过测量已知活度的α标准源获得。
如上所述的一种利用平均电离电流测量α粒子活度的方法，该方法在测量电离电流之前，还包括通过气流将所述电离离子对输送至能够捕集到该电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器的步骤。
如上所述的一种利用平均电离电流测量α粒子活度的方法，该方法在气流输送电离离子对之前，还包括过滤气流中的离子对的步骤。
一种利用平均电离电流测量α粒子活度的设备，包括样品室(11)、以及使气流从所述样品室穿过的抽气装置(15)，其特征在于：所述的设备还包括设置在样品室远离抽气装置(15)一端的用于过滤气流中存在的离子的离子过滤器(13)，以及设置在样品室临近抽气装置(15)一端的用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器(14)。
如上所述的一种利用平均电离电流测量α粒子活度的设备，其中，所述离子过滤器(13)包括柜架，以及通过绝缘子(22)固定在柜架的顶板(23)和底板(24)之间的、由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成的电极板(21)；所述电极板(21)加高压形成正极，周围设有作为负极的金属栅网。
如上所述的一种利用平均电离电流测量α粒子活度的设备，其中，所述离子捕集器(14)包括柜架，以及通过绝缘子(22)固定在柜架的顶板(23)和底板(24)之间的、相互间隔的三层电极板(211、212、213)；所述三层电极板中与样品室临近的两层电极板(211、212)分别作为正极和负极，另一层电极板(213)作为收集极与用于测量电离电流地设备相连接；所述电极板由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成。
如上所述的一种利用平均电离电流测量α粒子活度的设备，其中，所述电极板(21)的四角为圆弧。
本发明所述的方法及设备，通过收集α粒子在空气中产生的电离离子对，测量出电离离子对的电离电流，再根据所测电离电流来估算α粒子的活度。该方法开辟了α探测技术的另一途径，解决了直接测量时由α粒子的射程极短而造成难题。其最大优点是对监测对象的表面形状没有严格要求，可以监测凹凸不平或不规则的表面(如各种工具表面)，还可以监测小空腔的内表面(如管状或筒状物体的内表面)。
【附图说明】
图1是本发明所述设备结构示意图；
图2是具体实施方式中所述电极板示意图；
图3是具体实施方式中离子捕集器的侧面示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式和附图对本发明进行详细描述。
图1出示了本发明所述设备的结构，主要包括样品室11，使气流从所述样品室穿过的抽气装置15，设置在样品室11远离抽气装置15一端的用于过滤气流中存在的离子对的离子过滤器13，以及设置在样品室11临近抽气装置15一端的用于捕集电离离子对、且能够使捕集到的电离离子对产生电流并能够测量该电流的离子捕集器14。离子过滤器13和离子捕集器14与电源16相连。电源16采用现有产品即可。
本发明所述设备的工作过程为：首先将待检测样品12放入样品室11中，样品12表面的α污染放射出α粒子，它们在空气中损失能量并将空气分子电离形成离子对。然后启动抽气装置15，气流从样品室11中穿过。在气流进入样品室11之前，先要经过离子过滤器13，将气流中存在的自由离子过滤掉，否则会影响测量结果。当气流穿过样品室11时，会将α粒子产生的电离离子对携带至离子捕集器14中。电离离子对在离子捕集器14中形成电离电流，该电流能够被离子捕集器14测量。当测量出电离电流后，根据电离电流y(fA)与α粒子的活度x(Bq)之间的关系方程y(fA)＝A+Bx(Bq)，便可以计算出α粒子的活度。其中，A和B为常数，可以通过测量若干已知活度的α标准源，根据该方程解出A和B的值。
本实施方式采用的离子过滤器13包括柜架，以及通过绝缘子22固定在柜架的顶板23和底板24之间的、由金属栅网和金属栅网四周的矩形金属边框组成的电极板21。电极板21加高压形成正极，周围设有作为负极的金属栅网。电极板21整体平整，没有直观扭曲，四角可以有圆弧。电极板21的结构如图2所示。
离子过滤器13的工作原理为：由于离子对是由正离子和电子组成，它们在电场中受电磁力作用而分别向两级运动，在电极上完全复合而消失。试验证明，采用该离子过滤器13对空气中的自由离子，过滤效果为100％，很好的满足了本发明对空气中自由离子过滤的要求。
图3出示了本实施方式采用的离子捕集器14的结构。该离子捕集器14包括柜架，以及通过绝缘子22固定在柜架的顶板23和底板24之间的、相互间隔的三层电极板211、212、213。三层电极板中与样品室临近的两层电极板211、212分别作为正极和负极，正极和负极可以互换位置，正极加高压；另一层电极板213作为收集极与用于测量电离电流的静电计相连接，静电计的电流探测下限低于10-17安培。电极板的结构与离子过滤器中电极板的结构相同，如图2所示。
离子捕集器14的工作原理为：当离子对被吹过样品表面的气流携带至离子捕集器14中，在离子捕集器14高压电场的作用下，分别向正负电极运动，同时在正负电极中感应出感应电流，即电离电流，该电流被电子线路记录下来。电子线路采用现有产品即可。
离子过滤器13和离子捕集器14主要采用不锈钢材料制作，电极板21采用不锈钢丝网，以利于气流通过。绝缘子22用聚四氟乙烯制成。
本发明所述的方法及设备并不限于上述具体实施方式，本领域的技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。