关于闪烁体型α/β低本底测量仪

关于闪烁体型 α/β低本底测量仪

故障程序化检修研究

陈琪 1 刘书光 2 王刚 3

1 中国人民解放军69007部队

2 中国人民解放军69007部队

3 中国人民解放军69007部队

摘 要：本文对闪烁体型α/β低本底测量仪的组成、工作原理和技术特点进行描述，根据对常见故障特征的分析，以工程与辅助装置一般故障、探测装置与主板要害故障、串口信号传输核心故障为基础，进行程序化检修具体操作方法的研究。

关键词：闪烁体型；α/β低本底；故障；程序化；检修

闪烁体型α/β低本底测量仪是总活度测量的重要设备，设计方式与结构相对比较复杂，检修工作存在较大困难，而程序化检修方式可根据仪器结构特点和故障特征，进行针对性故障排查与维修，大幅提升检修效率，提高现代设备管理水平。

一、闪烁体型α/β低本底测量仪介绍

（一）仪器作用

闪烁体型α/β低本底测量仪采用α/β闪烁体材料结合在一起制成一种双闪烁体，可同时测量相关样品中α/β总活度^[1]，操作测量过程中数据获取和处理均由计算机完成，方便快捷，极大提高了测量效率，同时具有测量灵敏度高、本底低、仪器长期稳定性好的特点^[2]，因此广泛用于辐射防护、环境监测、反应堆、同位素生产以及进出口商品等领域。

（二）仪器结构

主要由铅屏蔽室、探头、测量仪主机等单元组成。

1.铅屏蔽室

简称铅室，用于对天然放射性进行物理屏蔽。屏蔽室顶部和底部铅厚度为10cm，四周由厚度7.5cm的铅和1.5cm的钢壳加工而成作为屏蔽物质，为方便搬运铅室一般可以组装拆卸。

2.探头

位于铅室内部，是测量仪的核心部分。探头由探测器、光电倍增管和前置放大器等组成，探测器由CR120型低噪声光电倍增管和ST-1221型52mmα、β闪烁体直接耦合，表面由对联三苯和ZnS（Ag）闪烁体材料喷涂在5至6mm的有机玻璃板经热压而成，每只CR120型光电倍增管由高压电源提供正高压。

3.测量仪主机

主机是控制与数据处理的核心。内部电子学线路主要包括低压电源、高压电源、测量单元、计算机接口、计算机和打印机^[1]，测量单元经过探测、放大、甄别、成形，将所记录的信号通过计算机接口输入到串行口，计算机再将收集到的数据处理分析。

（三）工作原理

放射性样品中α/β粒子与闪烁探测器发生相互作用产生荧光信号，荧光信号通过光电转换、电信号放大、甄别以及数据记录等步骤来测量分析放射性样品中α/β粒子活度；一般设定不同测量次数，自动进行多次连续测量，两道计数器在每次测量过程中连续计数，并实时显示当时计数值；本底测量停止，仪器自动保存本底计数率值，样品测量时，仪器自动扣除本底，求出样品净计数率，再与效率因子相除得出样品活度值；终端自动计算、显示样品计数率、净计数率、统计误差、相对误差、样品活度及各次测量的计数值。

（四）仪器特点

闪烁体型α/β低本底测量仪主探测器使用特殊工艺，表面可擦洗不怕污染，价格便宜耐用，探测面积大且操作简单；可同时探测α与β，α探测效率≥80%（²³⁹Pu，2π），β探测效率≥60%（⁹⁰Sr-⁹⁰Y，2π）；α与β计数道存在干扰，α进入β道计数比≤3%，β进入α道计数比≤0.5%；仪器本底指标较差，α本底计数≤3.5cpm，β本底计数≤140cpm，上述特点与气流型α/β底本低相比，性能指标不占优势，实验室使用经验较少^[1]，但适合车载环境，野外进行实时放射样品测量，有着一定的使用经验。

二、闪烁体型α/β低本底测量仪程序化检修

（一）程序化检修的概念

程序化检修是指按照固定的程序进行检修的工作。传统的流程式检修区分总线式和模块式两种类型，程序化检修虽然是在流程式和模块式检修的基础上进行，但有所不同的是将两种类型与故障特征相结合，使检修流程更具有针对性，便于快速判定主板器件或线路故障位置，提升检修速度和效率。

（二）程序化检修的内容

根据仪器工作状态及工作年限对其进行质量评估，根据评估结果决定是否应当继续工作。一是当检测灵敏度降低或小规模故障时，应当对仪器进行工作性质降级处理^[3]，仅赋予训练和教学任务，对于处于在岗状态的设备应当挑选灵敏度高、故障率低的仪器；二是当测量仪频繁出现故障或灵敏度大幅下降时，应当区分工程与辅助装置一般故障、探测装置与主板要害故障、串口信号传输核心故障进行全面检修。

1.工程与辅助装置一般故障

指测量仪工程结构和非核心部件的故障。此类故障会导致仪器无法正常开机、主板烧毁或面板指示灯无显示。例如是否正确接地、输入输出线路是否正确连接、是否存在漏电等故障，以及线路破损、过热、保险烧毁、开关和指示灯工作异常等现象。

2.探测装置与主板要害故障

是指测量仪主要元器件及+5V、+12V电路故障。此类故障会导致无法得出测量结果或测量数据结果不准确。例如主板处理、存储、运算、放大等芯片损坏；电阻、电容、三极管烧毁；光电倍增管、闪烁体磨损；以及元器件电压异常和焊点脱落等。

3.串口信号传输核心故障

指测量仪信号传输和显示故障。此类故障会导致测量结果无计数显示或者主机与终端计算机握手信号错误。例如OUT信号焊点、SIG信号焊点、光电倍增管连接点脱落；信号传输和低压线缆故障；以及主机至终端计算机串口连接错误。

（三）程序化检修的优势

优势在于严格的流程能够缩短检修所需的时间，提升检修效率；严密的程序可以准确判断故障位置，避免主观判断导致的偏差；严谨的态度可以降低因不合理维修导致的仪器损坏，杜绝因意外导致的维修事故，从而整体提升设备自保自修水平。

三、程序化维修的实施步骤

出现故障时，按照程序化维修步骤，应先根据故障特征及场地条件分析维修过程中可能遇到的风险；而后制定检修成功所需的先决条件，并依此进行相关准备，最后对故障进行检测，以明确故障的3种类型。

（一）工程与辅助装置一般故障的检修

工程与辅助装置一般故障主要是工程结构与辅助装置的故障。因此，工程故障检查范围包括明线电路排布结构和连接焊点松脱情况。例如明线电路排布和焊点是否正确、牢固，电压和电路导通是否正常等；辅助装置故障检查范围包括各种指示灯、开关、继电器、高压模块以及相对应的发光二极管、电阻是否正常等，通过检测判断是否存在工程或者辅助装置故障，如有则进行维修，没有则继续进行下步检查。

（二）探测装置与主板要害故障检修

探测装置与主板要害故障主要是测量仪光电倍增管、闪烁体、放大板、主板数据处理芯片故障。因此，探测装置故障检查范围包括放大板HV高压、GND、+12V输入情况，电阻、电容和2N3906三极管工作状态以及闪烁体磨损情况；主板故障检查范围包括主板芯片工作电压和运行情况，例如运用引脚测量方法检查U1处理芯片20-40脚位置，判断+5V工作电压是否正常，或通过电位调节器调整高压输出值，通过检测判断是否存在探测装置与主板要害故障，如有则进行维修，没有则继续进行下步检查。

（三）串口信号传输核心故障的检修

串口信号传输核心故障是指主板信号焊点、信号传输线路出现故障以及主机与终端计算机串口错误。因此，信号传输故障检查范围包括OUT信号、SIG信号焊点、光电倍增管信号连接线牢固情况，一般按探测端至输出端“由远及近”的传输路径，分段手工输入信号检查传输链路导通情况；串口故障检查范围包括终端计算机串口或连接线是否损坏，通常采用低本底端口互换的方式来排除计算机串口硬件和电缆故障。

（四）程序化检修完成后的工作

检修完毕且测量仪正常工作后，对检修现场进行清理回收更换的元器件，同时填写维修记录，并根据测量仪的工作状态对其进行调试和校准，在维修工作全部结束后进行经验总结。

本文对闪烁体型α/β低本底测量仪程序化检修进行探讨，程序化检修的重点有结构工作原理、故障形式分类、检修步骤与质量保证。推广程序化检修方式，不仅可以提升检修效率，对于现代设备管理水平的提升也非常有帮助。

参考文献

[1] 陈五星,安然，万新峰.低本底α、β测量技术发展现状[J]，中国辐射卫生2016，25（4）:509-512

[2] 常钟泽,漆明森等.低本底α、β测量仪效率校准研究，2011.

[3] 伍建文,刘胜兰,王浩然等.核电厂化学容积控制系统测量仪表周期延长论证[J].中国仪器仪表,2018(1).

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