該流氣式多絲正比計(jì)數(shù)器是 2 πα、2 πβ 粒子發(fā)射率標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要測(cè)量?jī)x器，用于 α、β 放 射性平面源的刻度和環(huán)境放射性樣品 α 和 β  放射性活度的測(cè)量，工作氣源采用的氬甲烷混合氣體。

該設(shè)備是參考GB/T16698-2008《粒子發(fā)射率的測(cè)量 ：大面積正比計(jì)數(shù)管法》和 JJG（核工） 011-91《用 2π多絲正比計(jì)數(shù)器測(cè)定 α、β 平面源的發(fā)射率》，應(yīng)用該流氣式正比計(jì)數(shù)管作2π表面發(fā)射 率測(cè)量系統(tǒng)時(shí)的，對(duì)本底、穩(wěn)定性和死時(shí)間進(jìn)行了測(cè)量。

按照GB/T20131-2006流氣式 正比計(jì)數(shù)器標(biāo)定和使用的標(biāo)準(zhǔn)方法，試驗(yàn)測(cè)量了其坪特性、位置效應(yīng)及探測(cè)效率等參數(shù)。

該類(lèi)大面積 α、β 計(jì)數(shù)器，原來(lái)在使用中探測(cè)效率下降，測(cè)量穩(wěn)定性欠佳 ; 同時(shí)存在工作氣體耗量大，完成一次測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等不足。這里是技術(shù)改進(jìn)后的設(shè)備，即采用單片機(jī)和集成電路重建多絲正比計(jì)數(shù)器測(cè)控系統(tǒng)，解決這些問(wèn)題；

該設(shè)備測(cè)控系統(tǒng)的早年的設(shè)計(jì)，無(wú)法進(jìn)行探測(cè)器高壓、增益、甄別閾等參數(shù)的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致無(wú)法修正、改善儀器的技術(shù)性能狀況， 為此就該大面積 α、β 計(jì)數(shù)器作技術(shù)改造，重新設(shè)計(jì)構(gòu)建測(cè)控系統(tǒng)、改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，以恢復(fù)、優(yōu)化其性能。

1.組成與結(jié)構(gòu)

該設(shè)備為平板型抽屜式結(jié)構(gòu)，由計(jì)數(shù)器外殼和陽(yáng)極絲、陽(yáng)極絲架、絕緣框架及源屜組成 ；外殼為由上蓋板和殼體側(cè)壁組成的方形框體，源屜通過(guò)導(dǎo)軌進(jìn)出計(jì)數(shù)器外殼 ；殼體側(cè)壁上分別設(shè)有進(jìn) 氣口和出氣口 ；陽(yáng)極絲架為一方形框體，位于上、下兩個(gè)絕緣框架之間，其中下方的絕緣框架固定在殼體側(cè)壁上，上方的絕緣框架位于上蓋板的下方，殼體側(cè)壁的上部邊沿設(shè)有密封圈，上蓋板與殼體側(cè)壁固定連接 ；陽(yáng)極絲固定于陽(yáng)極絲架上，其中陽(yáng)極絲為等間距、平行排布的鍍金鎢絲。 

該設(shè)備具有有效探測(cè)面積大、陽(yáng)極絲高度平行分布、氣體擾動(dòng)小且電場(chǎng)分布均勻的特點(diǎn)。

     圖1  2π 多絲流氣式正比計(jì)數(shù)器（185x135mm）

     圖2   流氣式正比計(jì)數(shù)器的供氣系統(tǒng)

2.工作氣體供應(yīng)氣路

   該計(jì)數(shù)管采用Ar-CH 混合氣（P10氣），P10氣中Ar：CH4=9：1（體積比）。P10氣正常流量為50mL/min,不超過(guò)100mL/min.

                           圖3  氣路示意圖

3.功能特點(diǎn)

1）平板型流氣式大面積2π 多絲正比計(jì)數(shù)器；

    2）標(biāo)準(zhǔn)型快插式氣路接口；

3）進(jìn)出氣流量指示，可快速判斷氣路故障；

4）配套專用減壓閥和連接過(guò)橋，適用于任何氣瓶接口；

5）該設(shè)備改進(jìn)了測(cè)控系統(tǒng)的重建和正比室結(jié)構(gòu)，使該多絲正比計(jì)數(shù)器的技術(shù)性能得以恢復(fù)和優(yōu)化，樣品一次測(cè)量的耗時(shí)減少，使得工作氣體的消耗降低，工作效率提高。

6）探測(cè)效率高、重復(fù)性好、穩(wěn)定性優(yōu)，適用于 α、β 放射性平面源和環(huán)境樣品 α、β 放射性的測(cè)量。

4.主要技術(shù)指標(biāo)

1）測(cè)量類(lèi)型：α/β；

2）有效探測(cè)面積：185mm×135mm （面積大于采購(gòu)要求）；如果用戶定制，可設(shè)計(jì)達(dá)1000cm2的產(chǎn)品;                                                                                                                                                         

3）測(cè)量范圍：α：10-20000 cps ；β：100-20000 cps ；

4）坪長(zhǎng)：＞200V，坪斜：＜2%/100V     

5）本底：α：≤1 cps ；β：≤10cps 

6）有效探測(cè)面積內(nèi)任一點(diǎn)的探測(cè)效率：α：≥99%；β：≥99% ；   

7）測(cè)量不確定度：≤2% (k=2)；   

8）8小時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性：≤0.5%；

9）應(yīng)用測(cè)量時(shí)，建議采用工作氣源：氬甲烷混合氣體（90% Ar +10% CH4）

0.1 MPa（Max），一般50 mL/min，不超過(guò)100 mL/min；

10）尺寸與重量：225x175X9mm,3.5kg.

5.技術(shù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該多絲正比計(jì)數(shù)器陽(yáng)極絲、上下平行金屬陰極板、源托盤(pán)、不銹 鋼上蓋及底座等組成， 除氣體進(jìn)出口外其余 部分采用良好的密封設(shè)計(jì)。平行陽(yáng)極絲固定于上下平行陰極金屬板之間。

圖4  陽(yáng)極與陰極位置示意圖（正面與側(cè)面）

陽(yáng)極是將根嚴(yán)格平行且等間距的鍍金鎢絲(Ф50μm）焊接在加厚 PCB 印制板上，并用絕緣材質(zhì)的螺絲固定 在聚四氟乙烯槽中?？蚴浇Y(jié)構(gòu)的加厚 PCB 印制板強(qiáng)度大，可有效防止陽(yáng)極絲張力引起的形變，保持探測(cè)器性能穩(wěn)定。陽(yáng)極絲采用紡 錘液滴點(diǎn)焊的方式，減少放電的幾率。

根據(jù)GB/T16698-2008，氣體流量穩(wěn)定在 30mL/min 左右，采用數(shù)字式氣體流量計(jì)，精確顯示瞬時(shí)流量。

6.關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

1）單片機(jī)與集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

  采用單片機(jī)和集成電路重建多絲正比計(jì)數(shù)器測(cè)控系統(tǒng)，這是改進(jìn)多絲正比室及氣流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)， 改善和提升了多絲正比計(jì)數(shù)器的技術(shù)性能；對(duì)原來(lái)的設(shè)備探測(cè)器的高壓電源為固定的高壓值，不能通過(guò)調(diào)節(jié)高壓測(cè)量?jī)x器的坪曲線， 無(wú)法獲得儀器的工作狀態(tài)，難以改善儀器的穩(wěn) 定性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了程控高壓。針對(duì)儀器的放大器為固定的放大倍數(shù)，不能通過(guò)調(diào)節(jié)放大倍。

2）數(shù)據(jù)采集控制模塊與反符合電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

實(shí)際應(yīng)用中，其2π 反符合流氣式多絲正比計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置 由主機(jī)、高壓電源、前置放大器、主放大器、數(shù)據(jù)采集控制模塊組成，數(shù)據(jù)采集控制模塊實(shí)現(xiàn)單道及控制、門(mén)信號(hào)產(chǎn)生、 數(shù)據(jù)采集、高壓控制等，配合數(shù)據(jù)獲取分析 軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)量程控化。特別是通過(guò)程序控制，漸進(jìn)加壓穩(wěn)壓后，才啟動(dòng)測(cè)量，有效防止了高壓沖擊放電，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)了正比計(jì)數(shù)器的壽命。

反符合電路對(duì)各路核脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)寬窄不同的單穩(wěn)信號(hào)整形，把主探頭信號(hào)轉(zhuǎn)換成 窄脈沖的主信號(hào)，把反符合探頭信號(hào)轉(zhuǎn)換成 寬信號(hào)，以消除由主信號(hào)放大通道和反符合 信號(hào)放大通道時(shí)間常數(shù)的差異引起的信號(hào)輸出時(shí)間上的偏差，實(shí)現(xiàn)反符合的準(zhǔn)確有效。

 3） 探測(cè)效率與本底

    采用標(biāo)準(zhǔn)的放射性核素即標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量其效率；按照GB/T16698-2008中測(cè)量系統(tǒng)的性能要求進(jìn)行效率測(cè)試。在正比計(jì)數(shù)器可測(cè)面積內(nèi)的任何一點(diǎn)（取2位有效數(shù)字），其 α 探測(cè)效率 約99%，β探測(cè)效率 99%。

按 照 GB/T16698-2008 的要求， 可將α探測(cè)效率、 α本底，通過(guò)調(diào)整絲平面距離源表面的間距、測(cè)量板使用本底 更低的材料、調(diào)整測(cè)量參數(shù)，使效率更高、本底更低。