該流氣式多絲正比計數(shù)器是 2 πα、2 πβ 粒子發(fā)射率標準裝置的主要測量儀器，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  放射性活度的測量，工作氣源采用的氬甲烷混合氣體。

該設備是參考GB/T16698-2008《粒子發(fā)射率的測量 ：大面積正比計數(shù)管法》和 JJG（核工） 011-91《用 2π多絲正比計數(shù)器測定 α、β 平面源的發(fā)射率》，應用該流氣式正比計數(shù)管作2π表面發(fā)射 率測量系統(tǒng)時的，對本底、穩(wěn)定性和死時間進行了測量。

按照GB/T20131-2006流氣式 正比計數(shù)器標定和使用的標準方法，試驗測量了其坪特性、位置效應及探測效率等參數(shù)。

該類大面積 α、β 計數(shù)器，原來在使用中探測效率下降，測量穩(wěn)定性欠佳 ; 同時存在工作氣體耗量大，完成一次測量時間長等不足。這里是技術(shù)改進后的設備，即采用單片機和集成電路重建多絲正比計數(shù)器測控系統(tǒng)，解決這些問題；

該設備測控系統(tǒng)的早年的設計，無法進行探測器高壓、增益、甄別閾等參數(shù)的調(diào)節(jié)，導致無法修正、改善儀器的技術(shù)性能狀況， 為此就該大面積 α、β 計數(shù)器作技術(shù)改造，重新設計構(gòu)建測控系統(tǒng)、改進其結(jié)構(gòu)，以恢復、優(yōu)化其性能。

1.組成與結(jié)構(gòu)

該設備為平板型抽屜式結(jié)構(gòu)，由計數(shù)器外殼和陽極絲、陽極絲架、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，源屜通過導軌進出計數(shù)器外殼 ；殼體側(cè)壁上分別設有進 氣口和出氣口 ；陽極絲架為一方形框體，位于上、下兩個絕緣框架之間，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)壁的上部邊沿設有密封圈，上蓋板與殼體側(cè)壁固定連接 ；陽極絲固定于陽極絲架上，其中陽極絲為等間距、平行排布的鍍金鎢絲。 

該設備具有有效探測面積大、陽極絲高度平行分布、氣體擾動小且電場分布均勻的特點。

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

     圖2   流氣式正比計數(shù)器的供氣系統(tǒng)

2.工作氣體供應氣路

   該計數(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100mL/min.

                           圖3  氣路示意圖

3.功能特點

1）平板型流氣式大面積2π 多絲正比計數(shù)器；

    2）標準型快插式氣路接口；

3）進出氣流量指示，可快速判斷氣路故障；

4）配套專用減壓閥和連接過橋，適用于任何氣瓶接口；

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

6）探測效率高、重復性好、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 放射性的測量。

4.主要技術(shù)指標

1）測量類型：α/β；

2）有效探測面積：185mm×135mm （面積大于采購要求）；如果用戶定制，可設計達1000cm2的產(chǎn)品;                                                                                                                                                         

3）測量范圍：α：10-20000 cps ；β：100-20000 cps ；

4）坪長：＞200V，坪斜：＜2%/100V     

5）本底：α：≤1 cps ；β：≤10cps 

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

7）測量不確定度：≤2% (k=2)；   

8）8小時系統(tǒng)穩(wěn)定性：≤0.5%；

9）應用測量時，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100 mL/min；

10）尺寸與重量：225x175X9mm,3.5kg.

5.技術(shù)設計特點

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

圖4  陽極與陰極位置示意圖（正面與側(cè)面）

陽極是將根嚴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 印制板強度大，可有效防止陽極絲張力引起的形變，保持探測器性能穩(wěn)定。陽極絲采用紡 錘液滴點焊的方式，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，精確顯示瞬時流量。

6.關(guān)鍵技術(shù)設計

1）單片機與集成電路的優(yōu)化設計

  采用單片機和集成電路重建多絲正比計數(shù)器測控系統(tǒng)，這是改進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數(shù)器的技術(shù)性能；對原來的設備探測器的高壓電源為固定的高壓值，不能通過調(diào)節(jié)高壓測量儀器的坪曲線， 無法獲得儀器的工作狀態(tài)，難以改善儀器的穩(wěn) 定性的問題，設計了程控高壓。針對儀器的放大器為固定的放大倍數(shù)，不能通過調(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)化設計

實際應用中，其2π 反符合流氣式多絲正比計數(shù)標準裝置 由主機、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)采集控制模塊實現(xiàn)單道及控制、門信號產(chǎn)生、 數(shù)據(jù)采集、高壓控制等，配合數(shù)據(jù)獲取分析 軟件實現(xiàn)測量程控化。特別是通過程序控制，漸進加壓穩(wěn)壓后，才啟動測量，有效防止了高壓沖擊放電，提高了測量數(shù)據(jù)的準確性，延長了正比計數(shù)器的壽命。

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

 3） 探測效率與本底

    采用標準的放射性核素即標準源測量其效率；按照GB/T16698-2008中測量系統(tǒng)的性能要求進行效率測試。在正比計數(shù)器可測面積內(nèi)的任何一點（取2位有效數(shù)字），其 α 探測效率 約99%，β探測效率 99%。

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