多只G—M技术管γ连续监测

孔伟威　孟晓琦　刘伟

摘 要：本文介绍一种采用多只“G-M技术管γ连续监测仪”及监测方法。该仪器探头使用了多只G-M计数管并联，并且使计数管合理的排列，既提高了仪器的灵敏度又解决了仪器的方向性问题，同时对仪器进行了能响补偿。

前 言

随着核技术的发展，核能的利用也越来越广泛。就放射环境监测而言，γ连续监测是非常有效的监测手段，也是最常使用的方法之一。通常γ连续监测的仪器按探测器分类大致可分为四类，即电离室、闪烁、半导体和计数管型。各种类型都有其各自的特点，各类仪器都有成功的运行经验。该研制仪器的目的就是充分利用计数管的优点，研制一种能适应核设施外围环境监测和一般环境的监测的仪器和监测方法。

1 仪器结构

仪器分两种形式，一种是探头加操作台式，另一种为探头直接与微机（带数据采集卡）相连。前一种形式携带方便，即可用于流动监测也可用于固定连续监测；后者直接与微机相联接，操作方便、数据储存量大、数据处理、通讯方便。

2仪器性能验证

（1）线性实验

（2）仪器的自身本底估算

仪器的自身本底主要来自计数管管壳和用于能响补偿铅皮的α、β、γ射线以及探头外壳和其它材料的放射性，另外计数管内的气体和仪器的电子线路的噪声也会影响仪器的本底。测量方法是在已知的尽可能低本底的环境下，测量一宗数据，取均值减去已知环境本底值，计算仪器的自身本底。

选取中国辐射研究院的低本底实验室内的铅房（约13nGy·h-1），测算仪器的自身本底的计数率大致为：nb=0.85cps

换算为剂量率约为：4.5nGy·h-1

（3）仪器探测下限的估算

当置信水平为95%时，探测下限LLDn由下式计算：

LLDn=4.65（nb/tb）1/2（1）

式中nb本底计数率，tb为测量时间。

由上式可以看出当计数率确定后，测量时间tb越大探测下限LLDn越小。当要求剂量率的探测下限LLDD小于10nGy·h-1时，取测量时间tb=10分钟即可，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）仪器的能量响应

仪器的能量响应由国防科工委一级计量站测试。放射源分别使用X射线（33KeV-250KeV）、Cs-137（662KeV）、Ra（825KeV）和Co-60（1250KeV）。

实验用2个不同补偿条件的探头，测试结果如下：

1号探头能量响应在50KeV-1250KeV范围内的响应值相对于Cs-137为±20%内；

2号探头能量响应在160KeV-1250KeV范围内的响应值相对于Cs-137为±10%内；在100KeV-1250KeV范围内的响应值相对于Cs-137为±30%内；

（5）仪器的角响应

仪器的角响应由国防科工委一级计量站测试。使用Cs-137源照射。测试数据列入表3.1。

由上表中的数据可以看出，0°至+180°范围内角响应是非常好的，响应值均在±5%以内。即使在0°至-180°范围内响应值也在±25%以内。说明探头内的计数管的排列是合理的，解决角响应是成功的。从表中可以看出当探头在-60°一-120°时读数偏低，其主要原因是探头的底部的固定架和电路板等材料的影响所致。

（6）现场运行实验

现场运行实验的目的是验证仪器对环境的适应能力，包括仪器对环境温度、湿度以及仪器长期运行的稳定性。现场运行实验分别进行了沿海地区的长期运行实验、北方地区的低温环境运行实验和南方地区的高温高湿环境运行实验。

沿海地区的长期运行实验（青岛）仪器探头放置在一3楼楼顶平台百叶箱内，操作台放置在3楼办公室内，仪器的探头离海岸边约200米，运行一年多，数据均正常获取；北方地区的低温环境运行实验（吉林）仪器探头放置在5楼楼顶平台百叶箱内，操作台放置在3楼实验室，运行1个多月，环境温度最低可达-30℃，数据正常获取；南方高温环境实验（杭州）仪器放置在5楼楼顶一小木屋内（与RSS1013同时运行），操作台放置在2楼实验室，运行2个多月，木屋内温度最高可达40℃，数据正常获取。

3 结果与讨论

（1）仪器在量程范围内（10mrd/h以内）的线形响应的相对偏差≤±5%（实测值为：4.2%，Cs-137）；

（2）仪器的能量响应，在50Kev—1250Kev能量范围内≤±20%（相对于Cs-137，实测值最大为：±16%，1号探头）；

（3）仪器的角响应：

仪器探头垂直放置（射线水平照射）0°至360°（±180°）变化值≤±5%；

仪器水平放置0至+180°变化值≤±10%（实测值最大为：±5%）；

仪器水平放置0至-180°变化值≤±30%（实测值最大为：±24%）；

（4）仪器的探测下限，当单次测量时间取2至12分钟时，仪器的探测下限为：2.2（10-8Gy/h）至0.85（10-8Gy/h）；

（5）仪器可以适应于恶劣环境（温度-40℃至+50℃）的运行监测。

（6）仪器可以适应一般放射环境的监测和核设施外围环境的监视性监测。

作者简介：孔伟威（1980-），性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：山东济宁市，当前职务：副科当前职，中级，学历：本科研究方向：环境监测，第二作者姓名：孟晓琦，第三作者姓名：刘伟。