一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置

摘要

本发明公开了一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置，包括安装鼻拭子的鼻拭子架、安装鼻拭子架的样品架、真空腔，所述鼻拭子架能安装至少一根鼻拭子，且不遮挡鼻拭子的头部；样品架内后端面处设有弹出机构，鼻拭子架能从样品架前端面插入，并与弹出机构紧密配合；样品架左右两侧对称设有一探测器，所述探测器分别接一前置信号处理电路，样品架位于真空腔内。本发明采用待测人员的鼻腔擦拭物作为目标探测物，将鼻拭子插入样品架，样品架两侧设有探测电路，并将整体放入真空腔内抽真空进行测量，由于被测样品与探测器距离固定，双探测器组成双面立体测量，结合抽真空，大大增加探测效率，降低了探测下限。

说明书

技术领域

本发明涉及一种α放射性污染检测系统，尤其涉及一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置。

背景技术

通常具有重原子序数的放射性物质，如铀系、钍系会通过α衰变放射出α粒子。α射线是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线有很强的电离本领，因此带来一定破坏性，尤其对人体内组织破坏能力较大。另外其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸或健康的皮肤就能挡住，因此，对于α放射性的防护主要是防止通过呼吸系统或口腔进行体内。天然α射线主要来源于宇宙射线以及地球上的某些天然放射性元素，在人类开展核相关活动之后，各种以气体、液体或固体形式排放到地表或大气中的放射性元素构成环境α源的重要部分。尤其当出现突发核事故或者核泄漏的情况下，各种核设施泄漏到周围环境的放射性元素，会造成周围环境大气α粒子浓度的升高，从而导致大批量人员需要现场及时开展因呼吸系统导致α放射性内污染检测，以便及时发现受污染严重的伤者，为紧急救治提供科学依据。

由于α射线射程在空气中只有几厘米，且穿透能力很弱，所以在发生核事故或者核泄漏时，主要随气溶胶运移；其次，由于是测量人体α放射性内污染，目前没有合适的手段，传统的测量方法不适合大批量人群筛查测量。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，便于人们快速、及时、准确的开展因呼吸系统导致α放射性内污染检测，且探测效率高、探测下限低的一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置，包括安装鼻拭子的鼻拭子架、安装鼻拭子架的样品架、真空腔，所述鼻拭子由杆部和头部构成，头部包裹有滤膜；

所述鼻拭子架能安装至少一根鼻拭子，且不遮挡鼻拭子的头部；

所述样品架为水平放置的长方体形，内部中空，包括左侧面、右侧面、前端面、后端面，四个面均开有窗口，样品架内后端面处设有弹出机构，鼻拭子架能从样品架前端面插入，并与弹出机构紧密配合；

样品架左右两侧对称设有一探测器，所述探测器分别接一前置信号处理电路，且探测器中心正对鼻拭子架中的鼻拭子头部中心；

所述真空腔包括前密封板和后密封板，前密封板与真空腔翻转连接，样品架位于真空腔内，前、后端面分别朝向前、后密封板，左、右侧面设有将其固定在真空腔内的锁紧机构，后密封板上设有接前置信号处理电路的信号接口、接探测器和前置信号处理电路电源端的电源接口、以及接抽真空管道的真空管道接口。

本发明的装配方式为：

1.将鼻拭子装入鼻拭子架中，从样品架的前端面插入，并与弹出机构紧密配合，两个探测器分别安装在样品架的左右两侧，两个探测器又分别连接一前置信号处理电路，两个前置信号处理电路也分别安装在样品架的左右两侧；

2.将上述样品架放入真空腔后，前、后端面分别朝向前、后密封板，对应连接上信号接口、电源接口和真空管道接口，并将样品架通过锁紧机构进行锁紧；

3.关闭真空腔的前密封板，抽真空，排出密封腔体中的空气，然后开始测量。

4.测量结束后，恢复真空腔内空气，打开前密封板，取出样品架，通过弹出机构取出鼻拭子架，更换鼻拭子后，可再次测量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用待测人员的鼻腔擦拭物作为目标探测物，将鼻拭子插入样品架，样品架两侧设有探测电路，并将整体放入真空腔内抽真空进行测量，由于被测样品与探测器距离固定，双探测器组成双面立体测量，结合抽真空，大大增加探测效率，降低了探测下限。

作为优选：所述鼻拭子架为竖直设置的长方形片状结构，鼻拭子架上设有两个贯穿其正反两面的通孔，两通孔水平分布，两通孔间设有数条水平的卡槽，鼻拭子的杆部能卡接在卡槽内，且头部位于一通孔内。

作为优选：所述锁紧机构上设有一电场发生器，电场发生器的正极位于弹出机构与鼻拭子架接触的端面，负极位于真空腔内壁并与样品架左、右侧面正对，所述鼻拭子架正反两面设有金属环，且当鼻拭子架与弹出机构紧密配合时，金属环与电场发生器正极连通。

在本发明中增加一电场发生器，使鼻拭子架与探测器之间形成电场，由于鼻拭子架的金属环连接的是正极，负极位于真空腔内壁并与样品架左、右侧面正对，所以形成了与鼻拭子架垂直的电场。这种结构导致原本未朝向探测器发射的α粒子在电场作用下入射进探测器，提高探测效率。

这种结构，不会遮挡鼻拭子的头部，可以轻松将鼻拭子装配在鼻拭子架上，以及轻易的拆卸下来，当鼻拭子架插入样品架中后，多个鼻拭子是上下分布的，不影响探测器的测量。

作为优选：所述探测器为圆形，其探测面与与插入样品架中的鼻拭子架平行。这样双探测器组成4π立体测量，大大增加探测效率。

作为优选：所述鼻拭子架、样品架均采用聚四氟乙烯材料制成。防止因静电吸附或设备震动导致微弱电荷信号测量系统产生不必要的干扰，影响测量系统稳定性。

作为优选：探测器和前置信号处理电路均通过一支架固定在样品架上，并安装在真空腔内。这样探测器和前置信号处理电路之间信号线更短，减少了导线信号衰减和前置电路的输入电路电容，获得的信号更真实。

作为优选：所述金属环位于通孔的内沿。由于鼻拭子安装后，头部位于通孔内，金属环位于通孔的内沿，能更好的使电场朝向头部，便于测量。

附图说明

图1为本发明装配后的结构示意图；

图2为真空腔内部的分解结构示意图；

图3为图2中样品架的结构示意图；

图4为鼻拭子架的结构示意图。

图中：1、鼻拭子架；11、头部；12、杆部；13、通孔；14、卡槽；2、样品架；21、弹出机构；22、探测器；23、前置信号处理电路；24、锁紧机构；25、支架；3、真空腔；31、前密封板；32、后密封板；33、信号接口；34、电源接口；35、真空管道接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1到图4，一种用于α放射性内污染鼻拭子检测装置，包括安装鼻拭子的鼻拭子架1、安装鼻拭子架1的样品架2、真空腔3，所述鼻拭子由杆部12和头部11构成，头部11包裹有滤膜；

所述鼻拭子架1能安装至少一根鼻拭子，且不遮挡鼻拭子的头部11；

所述样品架2为水平放置的长方体形，内部中空，包括左侧面、右侧面、前端面、后端面，四个面均开有窗口，样品架2内后端面处设有弹出机构21，鼻拭子架1能从样品架2前端面插入，并与弹出机构21紧密配合；

样品架2左右两侧对称设有一探测器22，所述探测器22分别接一前置信号处理电路23，且探测器22中心正对鼻拭子架1中的鼻拭子头部11中心；

所述真空腔3包括前密封板31和后密封板32，前密封板31与真空腔3翻转连接，样品架2位于真空腔3内，前、后端面分别朝向前、后密封板32，左、右侧面设有将其固定在真空腔3内的锁紧机构24，后密封板32上设有接前置信号处理电路23的信号接口33、接探测器22和前置信号处理电路23电源端的电源接口34、以及接抽真空管道的真空管道接口35。

本实施例中，所述鼻拭子架1为竖直设置的长方形片状结构，鼻拭子架1上设有两个贯穿其正反两面的通孔13，两通孔13水平分布，两通孔13间设有数条水平的卡槽14，鼻拭子的杆部12能卡接在卡槽14内，且头部11位于一通孔13内；所述探测器22为圆形，其探测面与与插入样品架2中的鼻拭子架1平行；所述鼻拭子架1、样品架2均采用聚四氟乙烯材料制成；探测器22和前置信号处理电路23均通过一支架25固定在样品架2上。

实施例2：

为了便于实际仿真，我们给出产品的具体尺寸，真空腔3：长×宽×高为：234mm×132mm×102mm；鼻拭子架1：长×宽×高为为：102mm×56mm×6mm。

由于市场上没有标准的α放射性内污染鼻拭子检测仪，而只有进行化学处理并制成电镀片后采用通用的α放射性测量仪器进行α放射性测量，通用的α放射性测量仪器的探测器22与样品均为水平放置，它们之间相互结构关系为表面平行且位置上下关系的结构，探测器22只有一个，也即是通用的α放射性测量仪器只能测量到被测样品的一个表面，也即是我们现有技术中常说的接近2π测量。

本发明针对鼻拭子的α放射性测量，制作了专用样品架2用于放置鼻拭子；2个探测器22与被鼻拭子架1支架25均为垂直放置，它们之间的位置相互关系为表面平行且位置左、中、右分布，且被测样品处于两个探测器22之间，中心同轴对称。因此，相对于被测样品而言，能测量到被测样品的两个面，而鼻拭子的头部11本身为小椭球状，接近于我们常说的4π测量。

实施例3

在实施例2的基础上，增加电场，也就是在锁紧机构24上设有一电场发生器接口，电场发生器的正极与弹出机构21与鼻拭子架1接触的端面相连，负极与样品架2左、右侧的探测器22外壳相连，所述鼻拭子架1正反两面设有金属环，且当鼻拭子架1与弹出机构21紧密配合时，金属环与电场发生器正极连通，所述金属环位于通孔13的内沿。

也就是说，当鼻拭子插入鼻拭子架1后，正极位于鼻拭子架1上，负极位于真空腔3内壁并与样品架2左、右侧面正对，所以形成了与鼻拭子架1垂直的电场。这种结构导致原本未朝向探测器22发射的α粒子在电场作用下入射进探测器22。

以实施例2、3的产品尺寸为例，我们进行实际测量，将两个已知活度的鼻拭子，也就是鼻拭子，安装在鼻拭子架1中，将鼻拭子架1放入样品架2，装配好样品架2及电路后，关闭真空腔3，抽真空，开始测量。

其中，已知样品活度和测量时间，针对2π测量、4π测量和加电场的4π测量三种不同的测试条件，我们得出下表1：

表1：三种条件下鼻拭子测量效率对照表

由表1可以看出，两个鼻拭子为样品，样品活度为978Bq，测量时间为180s。针对2π测量、4π测量和加电场的4π测量三种不同的测试条件，我们得出对同一样品计数值、测量活度、根据测量活度和样品活度的比值，计算得出本发明的探测效率有明显提高。

但由于本底计数率低，我们将本底测量时间延长为30分钟，针对普通α射线的2π测量、本发明所采用的4π测量和本发明所采用的加电场4π测量三中测量方式下本底计数分别为2、0和0，说明在本发明测量条件下本底计数可以忽略不计。

由此可知，我们的探测效率为58%左右。那么之后测量我们根据探测效率标定效率值，当需要对测试人群进行探测时，我们根据测量活动和标定的效率值，可以计算出实际的活度值。

本发明探测时间短、适合大批量人群筛查测量。