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CN112557130A - 一种气体探测器充入气体的方法 - Google Patents

一种气体探测器充入气体的方法 Download PDF

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CN112557130A CN202110221940.3A CN202110221940A CN112557130A CN 112557130 A CN112557130 A CN 112557130A CN 202110221940 A CN202110221940 A CN 202110221940A CN 112557130 A CN112557130 A CN 112557130A
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Abstract

本发明公开了一种气体探测器充入气体的方法，该充气方法包括步骤S：首先对气体探测器进行反复多次清洗，以消除记忆效应对测量准确度的影响；步骤T：然后给气体探测器充入标定相对探测效率所需的放射性氙气体样品。本发明作为专用于气体探测器部分基本性能参数测定的辅助技术，采用管道抽真空缓冲技术，能有效地进行气体探测器的清洗和充入标定相对探测效率所需的放射性氙气体样品；圆满解决了气体探测器使用压力范围窄，压力精度控制高和重复操作多的需求，为气体探测器的研制提供了坚实的技术支撑。

Description

一种气体探测器充入气体的方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及一种气体探测器充入气体的方法。
背景技术
大气中的氙通过吸附富集，分离纯化后再进行放射性的测量，气体探测器作为高灵敏度放射性氙测量系统的核心部件，其性能主要基于标准源与辐照的气体样品进行测试和考察，通过泄漏率、能量分辨率、脉冲时间特性、放射性本底、符合探测效率、记忆效应以及最小可探测活度等基本性能参数的获取，判断该气体探测器是否可用，是否能够进行长时间的稳定测量极低活度的放射性氙。
传统的气体探测器的清洗，需由于气体探测器存在的记忆效应，需要反复的抽气和充气，耗时耗力，而且由于气体探测器的自身结构特点，还要精确控制压力范围，不允许超压使用，导致气体探测器的清洗难度较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种气体探测器充入气体的方法，本发明操作简单，省时省力，能高效地进行气体探测器的清洗和放射性氙气体样品的充入。
本发明具体采样如下技术方案：
一种气体探测器充入气体的方法，所述气体探测器充入气体的方法包括：
步骤S：首先对气体探测器进行反复清洗；
步骤T：然后给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品；
其中，步骤S具体包含如下步骤：
S1、将气体探测器连接至管道阀门V6，打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门；启动真空泵，当绝压压力传感器所显示压力大于预设压力阈值时，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，此时管道阀门V5、V6的开闭状态为以下三种组合方式中一种，一是管道阀门V5开、管道阀门V6关，二是管道阀门V5关、管道阀门V6开，三是管道阀门V5关、管道阀门V6关；当绝压压力传感器所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S2、打开钢瓶Ⅲ的自带阀门V1-3，将压力值低于气体探测器最高使用压力的外部高纯氦气充入钢瓶Ⅲ，关闭钢瓶Ⅲ的自带阀门V1-3，钢瓶Ⅲ充气结束；
S3、打开钢瓶Ⅲ的自带阀门V2-3，将钢瓶Ⅲ中的氦气充入气体探测器，直至绝压压力传感器的压力数值不变，关闭钢瓶Ⅲ的自带阀门V2-3和管道阀门V6，气体探测器充气结束；
S4、打开管道阀门V4，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，当绝压压力传感器所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S5、重复步骤S3~S4，直至气体探测器内残余的放射性氙气体样品体积低于预设参考值时，停止重复步骤S3和S4，关闭真空泵，并恢复所有阀门至关闭状态。
进一步，其中，步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品具体包含如下步骤：
T1、打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门，启动真空泵，交替开关管道阀门V5和V6，当气体探测器处于低真空状态时，关闭管道阀门V4和V5，关闭真空泵，保持管道阀门V3、管道阀门V6及气体探测器的自带阀门打开；
T2、打开钢瓶Ⅳ的自带阀门V1-4，从外部充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品至气体探测器内，关闭钢瓶Ⅳ的自带阀门V1-4；
T3、打开钢瓶Ⅳ的自带阀门V2-4，当绝压压力传感器的压力数值稳定不变时，关闭钢瓶Ⅳ的自带阀门V2-4、管道阀门V3 、管道阀门V6和气体探测器的自带阀门，结束给气体探测器充入常压放射性氙气体样品。
进一步，所述步骤S对气体探测器进行清洗时，所述钢瓶Ⅲ的体积约为气体探测器体积的125倍，钢瓶Ⅲ内压力比气体探测器最高使用压力低10~20kPa。
进一步，所述步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品时，所述钢瓶Ⅳ的体积与所充入的刻度过的常压放射性氙气体样品体积相同。
进一步，步骤S1中所述预设压力阈值为20kPa。
进一步，步骤S5中所述预设参考值为步骤S对气体探测器清洗之前气体探测器内的放射性氙气体样品的初始体积的1%。
本发明作为专用于气体探测器部分基本性能参数测定的辅助技术，采用管道抽真空缓冲技术，能高效地进行防止记忆效应的清洗，以及充入标定相对探测效率所需的放射性氙气体样品；操作简单，省时省力，圆满解决了气体探测器使用压力范围窄，压力精度控制高和重复操作多的需求，为气体探测器的研制提供了坚实的技术支撑。
附图说明
图1是专用于本发明的气体探测器充入气体的方法的辅助装置示意图；
图2是本发明气体探测器充入气体的方法的流程图；
图中，1.钢瓶组 11.钢瓶Ⅰ 12.钢瓶Ⅱ 13.钢瓶Ⅲ 14.钢瓶Ⅳ 2.绝压压力传感器 3.缓冲柱 4.真空泵。
其中，V1-1、V1-2、V1-3、V1-4分别表示钢瓶Ⅰ11、钢瓶Ⅱ12、钢瓶Ⅲ13、钢瓶Ⅳ14一侧的自带阀门，V2-1、V2-2、V2-3、V2-4分别表示钢瓶Ⅰ11、钢瓶Ⅱ12、钢瓶Ⅲ13、钢瓶Ⅳ14另一侧的自带阀门，V3~V6为管道阀门。
具体实施方式
下面结合图1、图2对本发明作进一步详细解释。
如图2所示，本发明气体探测器充入气体的方法包括：步骤S：首先对气体探测器进行反复清洗，以消除记忆效应对测量准确度的影响；步骤T：然后给气体探测器充入已经刻度过（即已知比活度）的常压放射性氙气体样品，以用于气体探测器的相对探测效率法刻度。
其中，步骤S具体包含如下步骤：
S1、将气体探测器连接至管道阀门V6，打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门；启动真空泵，当绝压压力传感器2所显示压力大于预设压力阈值时，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，此时管道阀门V5、V6的开闭状态为以下三种组合方式中一种，一是管道阀门V5开、管道阀门V6关，二是管道阀门V5关、管道阀门V6开，三是管道阀门V5关、管道阀门V6关；当绝压压力传感器所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S2、打开钢瓶Ⅲ13的自带阀门V1-3，将压力值低于气体探测器最高使用压力的外部高纯氦气充入钢瓶Ⅲ13，关闭钢瓶Ⅲ13的自带阀门V1-3，钢瓶Ⅲ13充气结束；
S3、打开钢瓶Ⅲ13的自带阀门V2-3，将钢瓶Ⅲ13中的氦气充入气体探测器，几秒钟后，直至绝压压力传感器2的压力数值不变，关闭钢瓶Ⅲ13的自带阀门V2-3和管道阀门V6，气体探测器充气结束；
S4、打开管道阀门V4，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，当绝压压力传感器2所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S5、重复步骤S3~S4，直至气体探测器内残余的放射性氙气体样品体积低于预设参考值时，停止重复步骤S3和S4，关闭真空泵，并恢复所有阀门至关闭状态。
进一步，步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品具体包含如下步骤：
T1、打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门，启动真空泵4，交替开关管道阀门V5和V6，当气体探测器处于低真空状态时，关闭管道阀门V4和V5，关闭真空泵，保持管道阀门V3、V6及气体探测器的自带阀门打开；
T2、打开钢瓶Ⅳ14的自带阀门V1-4，从外部充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品至气体探测器内，关闭钢瓶Ⅳ14的自带阀门V1-4；
T3、打开钢瓶Ⅳ14的自带阀门V2-4，几秒钟后，当绝压压力传感器2的压力数值稳定不变时，关闭钢瓶Ⅳ14的自带阀门V2-4、管道阀门V3、管道阀门V6和气体探测器的自带阀门，结束给气体探测器充入常压放射性氙气体样品。拆卸气体探测器，备用于其相对探测效率法的刻度。
进一步，步骤S对气体探测器进行清洗时，所述钢瓶Ⅲ13的体积约为气体探测器体积的125倍，钢瓶Ⅲ13内压力比气体探测器最高使用压力低10~20kPa。这样，既满足装置小型化的要求，又能以略高于常压的压力连续清洗气体探测器30次以上，以便在较短的时间内消除记忆效应对气体探测器测量准确度的影响，还减少装置对外部气源的依赖性。
进一步，步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品时，所述钢瓶Ⅳ14的体积与所充入的刻度过的常压放射性氙气体样品体积相同，以确保已经刻度过的常压放射性氙气体样品解吸完全，且处于常压，满足气体探测器测量的使用要求，准确获取气体探测器的探测效率。
进一步，步骤S1中所述预设压力阈值依据气体探测器的压力使用范围设定，如，预设压力阈值设为20kPa。
进一步，步骤S5中所述预设参考值为步骤S对气体探测器清洗之前气体探测器内的放射性氙气体样品的初始体积的1%。
本发明还提供专用于本发明气体探测器充入气体的方法的特定装置，即专用于本发明气体探测器充入气体方法的辅助装置，该装置如图1所示。下面结合附图1对本发明的装置作进一步详细说明。
如图1所示，本发明专用于气体探测器充入气体的方法的辅助装置包括：钢瓶组1、绝压压力传感器2、缓冲柱3和真空泵4，各部件之间通过不锈钢管道和阀门进行连接，阀门初始状态均为关闭状态，其中，钢瓶组1、绝压压力传感器2、缓冲柱3和气体探测器分别位于十字接口的一端；所述的钢瓶组1包括四个并联排布的钢瓶Ⅰ11和钢瓶Ⅱ12、钢瓶Ⅲ13和钢瓶Ⅳ14；钢瓶组1进气口前端与外部气源相连，外部气源为高纯氦气源或已经刻度过的常压放射性氙气体样品；缓冲柱3后端与真空泵4相连。
进一步，所述的钢瓶组1为自带两个阀门V1和V2的流洗式不锈钢钢瓶。具体地，钢瓶Ⅰ11自带阀门V1-1和阀门V2-1，钢瓶Ⅱ12自带阀门V1-2和阀门V2-2，钢瓶Ⅲ13自带阀门V1-3和阀门V2-3，钢瓶Ⅳ14自带阀门V1-4和阀门V2-4。本发明依据不同工作目的选择合适的钢瓶，且钢瓶内充气体的压力需要控制在合理范围内，以期与气体探测器的压力使用范围相匹配。由于气体探测器的样品腔室由塑料闪烁体粘接而成，既不耐低真空，也不耐高压，需要严格控制气体探测器的充气压力，为此以不同的钢瓶与之匹配，安全高效地完成预定功能。检漏时，控制气体探测器的压力处于使用压力范围的上限（例如140kPa）；清洗时，控制气体探测器的压力范围在合理范围（例如20kPa~120kPa）；充入标定相对探测效率所需的放射性氙气体样品时，控制气体探测器的瞬时低压不小于0.1kPa，充气的最终压力控制在常压（95kPa）左右。
当本发明装置用于气体探测器相对探测效率刻度时放射性氙气体样品的充气，首先对气体探测器进行反复多次清洗，以消除记忆效应对测量准确度的影响；然后充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品。
进一步，对气体探测器进行清洗时，选择体积约为气体探测器体积125倍的钢瓶Ⅲ13，内充比气体探测器最高使用压力略低的高纯氦，既满足装置小型化的要求，又能以略高于常压的压力连续清洗气体探测器30次以上，以便在较短的时间内消除记忆效应对气体探测器测量准确度的影响，还减少装置对外部气源的依赖性；当钢瓶Ⅲ13内气压低于100kPa时，补充钢瓶Ⅲ13内的高纯氦气体至略低于气体探测器的最高使用压力。
进一步，对气体探测器进行相对效率法刻度时，钢瓶Ⅳ14内充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品，选择合适体积的钢瓶Ⅳ14，确保已经刻度过的常压放射性氙气体样品解吸完全，且处于常压，满足气体探测器测量的使用要求，准确获取气体探测器的探测效率。
进一步，所述的绝压压力传感器2，测量范围为0~200kPa，精度为0.25%，确保装置显示压力的准确性。
进一步，所述缓冲柱3为金属管，其体积与气体探测器的体积相当，外形优先选择为螺旋型，确保装置的小型化，并能够控制气体探测器的压力处于合适的范围，尽可能清洗完全的同时，还需要减少操作次数，缩短操作所需时间。
进一步，所述的真空泵4抽速为每秒数升，保证了辅助装置能够快速抽空至预期的真空度，节约了完成预定功能的工作所需时间。
本发明作为专用于气体探测器部分基本性能参数测定的辅助技术，采用管道抽真空缓冲技术，能有效地进行气体探测器的清洗和充入标定相对探测效率所需的放射性氙气体样品；圆满解决了气体探测器使用压力范围窄，压力精度控制高和重复操作多的需求，为气体探测器的研制提供了坚实的技术支撑。
本发明所述具体实施方案只是各种可能中的一种较为容易的方式。所有相关实施案例均为示例性的而非穷尽性的，该发明绝不仅仅限于所述实施案例。在不偏离本发明的实施案例范围和精神的情况下，许多修改和变更都是可能的和显而易见的。

Claims (6)

1.一种气体探测器充入气体的方法，其特征在于，所述气体探测器充入气体的方法包括：
步骤S：首先对气体探测器进行反复清洗；
步骤T：然后给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品；
其中，步骤S具体包含如下步骤：
S1、将气体探测器连接至管道阀门V6，打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门；启动真空泵，当绝压压力传感器（2）所显示压力大于预设压力阈值时，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，此时管道阀门V5、V6的开闭状态为以下三种组合方式中一种，一是管道阀门V5开、管道阀门V6关，二是管道阀门V5关、管道阀门V6开，三是管道阀门V5关、管道阀门V6关；当绝压压力传感器所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S2、打开钢瓶Ⅲ（13）的自带阀门V1-3，将压力值低于气体探测器最高使用压力的外部高纯氦气充入钢瓶Ⅲ（13），关闭钢瓶Ⅲ（13）的自带阀门V1-3，钢瓶Ⅲ（13）充气结束；
S3、打开钢瓶Ⅲ（13）的自带阀门V2-3，将钢瓶Ⅲ（13）中的氦气充入气体探测器，直至绝压压力传感器（2）的压力数值不变，关闭钢瓶Ⅲ（13）的自带阀门V2-3和管道阀门V6，气体探测器充气结束；
S4、打开管道阀门V4，交替开关管道阀门V5和V6，以对气体探测器抽气，当绝压压力传感器（2）所显示压力不大于预设压力阈值时，关闭管道阀门V4，保持管道阀门V3、V5及V6打开，气体探测器抽气结束；
S5、重复步骤S3~S4，直至气体探测器内残余的放射性氙气体样品体积低于预设参考值时，停止重复步骤S3和S4，关闭真空泵，并恢复所有阀门至关闭状态。
2.如权利要求1所述的气体探测器充入气体的方法，其特征在于，其中，步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品具体包含如下步骤：
T1、打开管道阀门V3、V4和气体探测器的自带阀门，启动真空泵（4），交替开关管道阀门V5和V6，当气体探测器处于低真空状态时，关闭管道阀门V4和V5，关闭真空泵，保持管道阀门V3、管道阀门V6及气体探测器的自带阀门打开；
T2、打开钢瓶Ⅳ（14）的自带阀门V1-4，从外部充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品至气体探测器内，关闭钢瓶Ⅳ（14）的自带阀门V1-4；
T3、打开钢瓶Ⅳ（14）的自带阀门V2-4，当绝压压力传感器（2）的压力数值稳定不变时，关闭钢瓶Ⅳ（14）的自带阀门V2-4、管道阀门V3 、管道阀门V6和气体探测器的自带阀门，结束给气体探测器充入常压放射性氙气体样品。
3.如权利要求1所述的气体探测器充入气体的方法，其特征在于，所述步骤S对气体探测器进行清洗时，所述钢瓶Ⅲ（13）的体积约为气体探测器体积的125倍，钢瓶Ⅲ（13）内压力比气体探测器最高使用压力低10~20kPa。
4.如权利要求2所述的气体探测器充入气体的方法，其特征在于，所述步骤T给气体探测器充入已经刻度过的常压放射性氙气体样品时，所述钢瓶Ⅳ（14）的体积与所充入的刻度过的常压放射性氙气体样品体积相同。
5.如权利要求1所述的气体探测器充入气体的方法，其特征在于，步骤S1中所述预设压力阈值为20kPa。
6.如权利要求1所述的气体探测器充入气体的方法，其特征在于，步骤S5中所述预设参考值为步骤S对气体探测器清洗之前气体探测器内的放射性氙气体样品的初始体积的1%。
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