智能工业铀浓度计-辐射监测-产品中心-陕西腾峰电子科技有限公司

智能工业铀浓度计是根据测量Am-241源的γ射线透过含铀溶液后强度的变化，从而计算铀溶液中元素铀的浓度的分析仪器。Am-241放射源和探测器探头分别放在样品槽两侧，当射线穿过时，其中一部分被样品槽中的物料吸收，γ射线穿过介质溶液时的强度按指数规律衰减。

Ø GBT13182-2007 碘化钠（铊）闪烁体和碘化钠（铊）闪烁探测器；

Ø EJT1146 用于核素分析的碘化钠（铊）探测器系统标定和使用；

γ吸收法的原理是基于γ射线被待测物质吸收的程度而间接求得待测物质的浓度。放射源和探头分别装在样品两侧，当射线穿过时，其中一部分被样品中的物料吸收，透过的射线的计数率和料液浓度之间的关系得出样品的浓度。

通过已知溶液浓度进行标定，求出公式中系数K，即可进行未知溶液浓度的测量。方法的优点在于结构简单、仪表稳定、方法精确可靠，与待测元素的同位素组成、价态、化学结合状态等均无关系，探测器不与溶液直接接触，不破坏溶液。

碘化钠探测器是利用碘化钠晶体在γ射线作用下发光的特性来探测γ射线，既能测量射线的强度，也能测量射线的能量，在核物理研究和放射性同位素测量中得到广泛的应用。

智能工业铀浓度计的方框图如图3-1所示，由碘化钠探测器、数字化多道分析器、高压电源、线性放大器等部分组成。

当放射源发出的γ射线进入闪烁体时，γ光子即与闪烁体中的原子、分子及晶体系统发生相互作用（如光电效应、康普顿散射和电子对效应等）。相互作用的结果产生次级电子，γ光子的能量转化为次级电子的动能。探头的闪烁体是荧光物质，它被次级电子激发而发出荧光，这些光子射向光电倍增管的光阴极。由于光电效应，在光阴极打出光电子，每个光电子在光电倍增管的打拿极（倍增极）上打出多个电子，这些更多的电子，经过多次倍增，最后有大量电子射向光电倍增管阳极，转变为电信号输出。以上光电转换过程之间能够保持良好的线性关系，从而使光电倍增管输出的脉冲幅度，正比于γ光子在闪烁体内由各种效应而产生的次级电子的能量。通常，光电倍增管输出的脉冲幅度不超过1V，所以必须经过前置放大器和线性脉冲放大器放大后，再输入到多道脉冲幅度分析器中，对不同幅度的脉冲强度进行分析。

碘化钠探测器的NaI（Tl）晶体对γ射线探测效率非常高，相对发光效率大。探测器后端集成了光电倍增管管座及前置放大器两个功能。光电倍增管可以把光阴极上打出的光电子加速、聚焦、放大，变成电信号。光电倍增管输出的电压脉冲信号需要经过前置放大器将信号放大，才能适合多道分析器的使用。为了提高信噪比，减小干扰及分布电容影响，实现阻抗转换和匹配，前置放大器须紧邻探测器布置。

数字化多道分析器集成了主放大器与多道分析器两个功能。主放大器主要对从前置放大器输出的信号做进一步的放大和成形，以适应多道分析器的信号要求。多道分析器用于脉冲幅度分析，多道分析器的工作原理相当于众多单道分析器按一定顺序，连续不重叠的对不同幅度的电压脉冲信号进行计数。连接各道计数将得到整条能谱曲线。

谱数据处理软件包括基本谱软件和γ谱分析软件两部分。基本谱软件实现谱获取、显示、存储和基本处理功能；γ谱分析软件实现寻峰、峰面积计算、本底扣除、效率修正、加权平均活度计算等完整的谱分析处理功能。

PC端包含电脑和用于数据分析和仪器控制的软件，其功能是：接收仪器电子学组件传输来的数字信号，形成数据谱并完成谱图解析。仪器PC端需预留与分析中心实验室信息管理系统（LIMS）之间的信息传输接口。

辐射屏蔽系统的主要功能有两点；其一，对样品发射的γ射线进行有效屏蔽，保证人员的辐射安全；其二，实现有效的准直功能，对样品在其它方向发出的强γ射线进行屏蔽。

智能工业铀浓度计主要由NaI探测器、前置放大器、数字化多道分析器、数据收集、分析及系统控制软件、PC端、Am-241源等部件组成，其结构如图所示。

序号	需求设备		数量	单位	备注
1	智能工业铀浓度计	NaI探测器	1	个	NaI探测器；相对效率≥30%(⁶⁰Co)；分辨率：7.5%(¹³⁷Cs)；集成了光电倍增管与前置放大器
		Am-241源	1	套	Am-241源核素纯度99.9%，Am-241源活度根据测量装置尺寸、准直孔大小、源与探测器之间的几何位置等因素进行综合考虑。
		测样装置	1	套	包括样品槽、探测器和Am-241源的框架部分，
		数字化多道分析器	1	个	包括主放大器与多道分析器两个部件。USB接口；1K道谱存储器和转换增益。
		数据收集、分析及系统控制软件	1	套	基本谱软件：硬件控制、谱获取、显示、存储和基本处理；γ谱分析软件：完整的谱分析处理功能计算；系统控制软件：测量仪器等各部件之间的信号传递和控制。软件可运行在国产操作系统之下。
		屏蔽体	1	套	包括探测器在内的测量装置的辐射防护。屏蔽厚度符合辐射防护的规定要求。
		支撑结构	1	套	探测器、屏蔽体等所有结构的支撑部件。
		PC端	1	套	配置国产电脑主机（国产CPU）国产操作系统、显示器
		电缆	1	套	仪器部件之间，部件与数据接收、处理和控制系统之间的电缆。
		UPS	1	台	山特UPS，可提供至少30min的备电。
		其他	1	套	仪器所需的其他辅助部件，包含样品瓶（100个）和样品架（20个）。

智能工业铀浓度计主体（包括测样装置、多道分析器、计算机）布置在分析室，包括Am-241标准源、探测器、样品槽和屏蔽体在内的测样装置置于支撑体下方并用铅屏蔽层包裹。支撑体上样品槽尺寸为φ50mm的圆孔，通过该圆孔位置实现Am-241源、测量孔位、样品槽内的样品及测量透射窗、探测器在同一水平线上的准直与定位。智能工业铀浓度计测样装置与样品数据接收、处理及控制之间通过电缆相连。设备布置示意图如图所示。

样品中铀浓度的定量测量是工艺运行的关键数据之一，智能工业铀浓度计可以满足铀浓度测量的不确定度要求，为无损分析，无需预处理。

智能工业铀浓度计工作时，待测样品装入样品瓶中，并将样品瓶放至智能工业铀浓度计的样品槽内进行测量；经过信号收集、谱图解析和数据处理最终得到料液中的铀浓度。测量结束后，将样品槽中的样品溶液取出最终作为分析废液进行处理。

(1)用于工艺样品中铀浓度的定量分析，样品类型为硝酸体系或～30%TBP/煤油体系。

(2)设备具有生物屏蔽和放射性包容功能，能有效屏蔽来自样品产生的α、β和γ射线的辐射，满足辐射防护需求。

(3)仪器PC端（数据分析和仪器控制）将测量的相关信息传输到分析中心实验室信息管理系统( LIMS )。

Ø 电源：为仪器关键部件（探测器、测样装置和PC端）配备UPS电源，供电≥30min；

Ø 测量范围：硝酸体系样品中铀浓度，5 g/L~500g/L ；30%TBP/煤油体系样品中铀浓度，5g/L~500g/L；样品中无结晶；

Ø 数字多道分析器：基线自动测量，自动锁定，在不同源强及多放射源情况下谱漂小于1道；