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FD—3017RaA测氡仪整机电路分析

摘要 :

我国核辐射仪器的发展也经历了三个历史时期。早期的核辐射仪器都是率表式仪器。它们以盖革计数管或闪烁晶体为探测器，配以用分立元件构成的简单放大器、整形器，最后用率表电路驱动表头的指针来指示照射量率。这类仪器包括从五十年代的YP一4M辐射仪直到七十年代的FD一71辐射仪。

七十年代中期，以数字集成电路为基础的数字式核辐射仪器开始出现。它们通常以闪烁晶体为探测器，配以CMOS集成电路组成的放大器、整形器、定时控制器、计数显示器，组成数字式辐射仪。到八十年代初中期，有些辐射仪又增加了自动归一化测量及运算电路．使仪器不仅可以自动进行定时测量，显示出r辐射强度，而且还可直接显示出放射性物质的含量。这一阶段的数字式核辐射仪器主要型号有PD一3013、FD一3003、FD一3017等辐射仪。

八十年代末期，随着CMOS单片微机的出现，单片机化核辐射仪器也开始出现。人们用CMOS单片微机取代了传统仪器中的定时器、控制器、运算器和计数器，并充分利用计算机的强大数据处理及存储能力使仪器具有了自检、自测参数、数据处理、数据存储以及和微机通信功能。这类智能化核辐射仪器主要有FD一3022四道能谱仪、FD一3029测井仪。

关键字：氡 FD一3017 仿真结构框图电路分析

第一章绪论

一台完整的核辐射仪器，可分为两部分，一是将入射射线的能量转换成电信号或其它易测信号的转换器，即传感器或称为换能器；另一是测量电路或称为仪器，它把核辐射传感器给出的信号予以放大、处理和记录，给人们提供入射线的某些特征，如强度、能量、位置、种类等。

用于测定核辐射射线的种类、能量及强度的传感器，称为核辐射探测器。

人们根据不同的要求和探测的对象，制成了多种不同类型的探测器，常见的核辐射探测器按其工作原理可分为以下几种：

一、气体探测器

它是根据带电粒子通过气体时，引起气体的电离来探测辐射粒子的。早期该种探测器曾广泛应用，它的优点是制备简单，性能可靠，成本低廉，使用方便，因而至今仍在应用。随着探测器技术不断发展，在高能物理和重粒子物理实验中它已获得新的应用。

二、闪烁探测器

它是根据射线与物质相互作用产生荧光现象，来探测射线粒子的。它比气体探测器高多的探测效率而被广泛使用，在不少仪器中已取代了气体探测器。

三、半导体探测器

这是六十年代以来迅速发展起来的一种新型探测器。主要优点是：能量分辨率高。线型范围广，体积小。是今年来发展极为迅速的一种核辐射探测器件。

用于核辐射测量的还有原子乳胶，固体径迹探测器；威尔逊（wilson）云室和气泡室火花放电室；多能正比室切伦科夫（uepeHKOB）计数器；热释光探测器等。

探测器的工作原理可归纳为：

1、利用射线与物质作用时产生的荧光现象；

2、利用射线通过物质时产生的电离作用；

3、利用射线对某些物质的核反应；

4、利用射线与物质作用时产生辐射损伤；

5、利用射线与物质作用时产生的化学反应或热效应。

运用上述某种效应，直接或间接对射线进行探测和解释。

氡（222Rn）是镭（226Ra、T=1602年）经过α衰变后（α—4.6MeV）的气态元素（即气体），氡的半衰期为3，825天。氡的第一代子体元素是RaA（218Po—钋），而且，RaA形成的瞬间是带正电的离子。RaA 的半衰期较短变成RaB（214Pb），其α粒子的能量为6.00MeV。

因此，FD—3107RaA测氡仪是一种瞬间测氡仪器。在取样金属片τ加—HV，立即收集半衰期极短的RaA离子在电场作用下被浓集在带负高压的金属收集τ。经过一段时间，如果氡浓度高，其第一代子体RaA 的粒子数量就多，RaA衰变时，放出的α粒子数也多，相反，氡的浓度低，其子体RaA衰变时放出的α粒子数就少。这样，RaA的α放射

性强度将与氡浓度成正比

FD-3017仪器是一种新型的测氡仪，它利用静电场收集氡衰变的第一代子体---RaA作为测量对象。FD-3017是一个携带式的、高灵敏的、快速的、准确的现场测量仪器。仪器应用于土壤和水中以及其他许多场合中定量测量氡的浓度。、在勘察而言，需要的就是具体仪器，氡测量可用于资源勘察，包括铀钍矿床.石油以及水资源的勘察，也可应用与地质隐伏构造的勘察。近十年来，国际卫生组织宣布人们受到的天然辐射中50%是由于环境中氡造成的，氡吸入过多可诱发多中疾病，如肺癌等。本文多氡的测量原理及实测进行了详细分析，具有实用性。

第二章FD-3017型RaA简介

2.1 仪器简介

FD-3017型RaA（土壤）是一种新型的瞬时器是一款国产的及水,土壤,空气为一体的，它利用静电收集氡衰变的第一代子体－RaA 作为测量对象，定量测量土壤，或水中氡浓度。

仪器除了应用于找矿的射气测量及水化找矿的水氡浓度测定外，还可应用于建筑工程土壤氡检测及寻找地下水源、地震预报、环境保护及科研教学等部门的测氡工作。

第三章FD-3017型RaA技术指标、性能参数

3.1 仪器技术指标及参数

1、极限探测灵敏度：小于0.1爱曼（1Bq/L=0.27×10-10 Ci/L=0.27em）

2、抽气泵密封性能：在700mm泵柱时，漏气速率≤20mmHg/分

3、探测器：金硅面垒探测器，直径φ26 mm，面积531mm2

4、探测效率：η2л≥40％（用pu－239源活性区直径≤φ26mm）

5、本底：≤4脉冲/小时

6、计数容量：1－99999

7、定时：高压定时：1分、2分、3分、5分、10分和手控

测量定时：0.5分、1分、2分、3分、5分、10分和手控。

8、仪器显示：

1）加高压时左下角有“HV”和左上角有“”符号同时显示，当高压低于2450－2500v时，左上角符号消失。

2）测量时右上角有“M”显示。

3）电池电压低于3.3v时右下角有“LB"显示。

9、仪器有高压定时报警和测量时间报警

10、仪器在温度－10℃－40℃环境下及温度＋40℃相对湿度95％的气候条件下正常工作，与常温常湿条件相比，计数误差≤±10％

11、仪器供电：三节一号电池，功耗≤300mW(包括高压）

12、FD-3017型RaA（土壤）仪器尺寸和重量：

操作台：体积210×97×156mm3 重量2.3公斤；抽气泵：长540mm 直径103，重量3.3公斤

第四章FD-3017型RaA的方框图与电路原理图