多只G—M技術管γ連續監測

孔偉威　孟曉琦　劉偉

摘 要：本文介紹一種采用多只“G-M技術管γ連續監測儀”及監測方法。該儀器探頭使用了多只G-M計數管并聯，并且使計數管合理的排列，既提高了儀器的靈敏度又解決了儀器的方向性問題，同時對儀器進行了能響補償。

前 言

隨著核技術的發展，核能的利用也越來越廣泛。就放射環境監測而言，γ連續監測是非常有效的監測手段，也是最常使用的方法之一。通常γ連續監測的儀器按探測器分類大致可分為四類，即電離室、閃爍、半導體和計數管型。各種類型都有其各自的特點，各類儀器都有成功的運行經驗。該研制儀器的目的就是充分利用計數管的優點，研制一種能適應核設施外圍環境監測和一般環境的監測的儀器和監測方法。

1 儀器結構

儀器分兩種形式，一種是探頭加操作臺式，另一種為探頭直接與微機（帶數據采集卡）相連。前一種形式攜帶方便，即可用于流動監測也可用于固定連續監測；后者直接與微機相聯接，操作方便、數據儲存量大、數據處理、通訊方便。

2儀器性能驗證

（1）線性實驗

（2）儀器的自身本底估算

儀器的自身本底主要來自計數管管殼和用于能響補償鉛皮的α、β、γ射線以及探頭外殼和其它材料的放射性，另外計數管內的氣體和儀器的電子線路的噪聲也會影響儀器的本底。測量方法是在已知的盡可能低本底的環境下，測量一宗數據，取均值減去已知環境本底值，計算儀器的自身本底。

選取中國輻射研究院的低本底實驗室內的鉛房（約13nGy·h-1），測算儀器的自身本底的計數率大致為：nb=0.85cps

換算為劑量率約為：4.5nGy·h-1

（3）儀器探測下限的估算

當置信水平為95%時，探測下限LLDn由下式計算：

LLDn=4.65（nb/tb）1/2（1）

式中nb本底計數率，tb為測量時間。

由上式可以看出當計數率確定后，測量時間tb越大探測下限LLDn越小。當要求劑量率的探測下限LLDD小于10nGy·h-1時，取測量時間tb=10分鐘即可，可由公式（1）和刻度因子（K=53nGy·h-1/cps）計算：

LLDD=K×LLDn=53×4.65（0.85/600）1/2≈9.28nGy·h-1

（4）儀器的能量響應

儀器的能量響應由國防科工委一級計量站測試。放射源分別使用X射線（33KeV-250KeV）、Cs-137（662KeV）、Ra（825KeV）和Co-60（1250KeV）。

實驗用2個不同補償條件的探頭，測試結果如下：

1號探頭能量響應在50KeV-1250KeV范圍內的響應值相對于Cs-137為±20%內；

2號探頭能量響應在160KeV-1250KeV范圍內的響應值相對于Cs-137為±10%內；在100KeV-1250KeV范圍內的響應值相對于Cs-137為±30%內；

（5）儀器的角響應

儀器的角響應由國防科工委一級計量站測試。使用Cs-137源照射。測試數據列入表3.1。

由上表中的數據可以看出，0°至+180°范圍內角響應是非常好的，響應值均在±5%以內。即使在0°至-180°范圍內響應值也在±25%以內。說明探頭內的計數管的排列是合理的，解決角響應是成功的。從表中可以看出當探頭在-60°一-120°時讀數偏低，其主要原因是探頭的底部的固定架和電路板等材料的影響所致。

（6）現場運行實驗

現場運行實驗的目的是驗證儀器對環境的適應能力，包括儀器對環境溫度、濕度以及儀器長期運行的穩定性。現場運行實驗分別進行了沿海地區的長期運行實驗、北方地區的低溫環境運行實驗和南方地區的高溫高濕環境運行實驗。

沿海地區的長期運行實驗（青島）儀器探頭放置在一3樓樓頂平臺百葉箱內，操作臺放置在3樓辦公室內，儀器的探頭離海岸邊約200米，運行一年多，數據均正常獲取；北方地區的低溫環境運行實驗（吉林）儀器探頭放置在5樓樓頂平臺百葉箱內，操作臺放置在3樓實驗室，運行1個多月，環境溫度最低可達-30℃，數據正常獲取；南方高溫環境實驗（杭州）儀器放置在5樓樓頂一小木屋內（與RSS1013同時運行），操作臺放置在2樓實驗室，運行2個多月，木屋內溫度最高可達40℃，數據正常獲取。

3 結果與討論

（1）儀器在量程范圍內（10mrd/h以內）的線形響應的相對偏差≤±5%（實測值為：4.2%，Cs-137）；

（2）儀器的能量響應，在50Kev—1250Kev能量范圍內≤±20%（相對于Cs-137，實測值最大為：±16%，1號探頭）；

（3）儀器的角響應：

儀器探頭垂直放置（射線水平照射）0°至360°（±180°）變化值≤±5%；

儀器水平放置0至+180°變化值≤±10%（實測值最大為：±5%）；

儀器水平放置0至-180°變化值≤±30%（實測值最大為：±24%）；

（4）儀器的探測下限，當單次測量時間取2至12分鐘時，儀器的探測下限為：2.2（10-8Gy/h）至0.85（10-8Gy/h）；

（5）儀器可以適應于惡劣環境（溫度-40℃至+50℃）的運行監測。

（6）儀器可以適應一般放射環境的監測和核設施外圍環境的監視性監測。

作者簡介：孔偉威（1980-），性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山東濟寧市，當前職務：副科當前職，中級，學歷：本科研究方向：環境監測，第二作者姓名：孟曉琦，第三作者姓名：劉偉。