高灵敏度测氡离子脉冲电离室的设计
发布时间：2022-12-08 03:21
氡及其子体对人体呼吸器官有严重危害,为采取有效的防护措施,需准确测量环境空气中的氡浓度。针对现有的商用测氡系统在测量环境空气中低、中水平氡浓度时精度低的问题,根据氡及其子体衰变放出的α射线能将空气分子电离的原理,拟研发一套基于离子脉冲电离室的用于对环境空气中氡浓度进行精确测量的系统。若研制成功此系统,将实现国内氡测量中丢失环节的研究,具有重要意义。实现对环境空气中氡浓度的精确测量是一个涉及核科学技术、电子技术以及环境科学等众多学科的复杂问题。此测量系统实现的关键是高灵敏度探测器——离子脉冲电离室的设计。本文主要介绍该脉冲电离室的测量原理,电极优化结构,电极优化结构模拟,前置放大器选择以及探测器性能测试。为实现对环境空气中氡浓度的精确测量,要求设计的脉冲电离室工作在常压下、环境空气中;避免工作时环境空气中负电性气体对电离室内部电离产生电子的俘获作用,采用离子收集方式;同时能对内部电离产生的离子进行充分收集。为满足以上要求,在适当增加脉冲电离室有效体积的基础上,将脉冲电离室的电极结构设计优化为反向阿基米德双螺旋结构,并使用MATLAB对标准电极结构与此优化结构在相同条件下产生的电势、电场进...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
1.1 选题依据以及研究意义
1.1.1 氡的性质及其特征
1.1.2 氡的危害
1.1.3 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 径迹蚀刻法
1.2.2 活性炭盒法
1.2.3 双滤膜法
1.2.4 气球法
1.2.5 闪烁瓶测量法
1.3 发展趋势
2 研究内容与创新点
2.1 理论研究
2.1.1 氡的放射性平衡
2.1.2 探测器选择
2.1.3 脉冲电离室工作原理
2.1.4 前置放大器工作原理
2.2 实际研究内容
2.3 论文创新点
3 离子脉冲电离室的设计与模拟
3.1 设计要求
3.2 阿基米德螺旋
3.3 模拟的意义
3.4 MATLAB结构模拟
3.4.1 MATLAB说明
3.4.2 MATLAB模拟说明
3.4.3 MATLAB结果分析
3.5 Maxwell模拟
3.5.1 Maxwell说明
3.5.2 Maxwell模拟说明与结果
3.6 离子脉冲电离室结构
4 前置放大器的选择
4.1 离子脉冲电离室输出信号
4.2 前置放大电路的选择
4.2.1 仪器外观图
4.2.2 主要特征
4.2.3 测试数据
5 系统测试及结果分析
5.1 系统调试
5.2 初步测试
5.2.1 常压下工作实验
5.2.2 氡气测量实验
5.2.3 空气中测量实验
5.3 后续工作及展望
结论
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低噪声电荷灵敏前置放大器的研制[J]. 苏杭,封常青,郑其斌,朱丹阳,金西,刘树彬,安琪. 核电子学与探测技术. 2015(09)
[2]阿基米德螺线在机械工程中的应用与探讨[J]. 罗海程,周柏霖. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2015(06)
[3]基于ElecNet的凸度仪电离室电场分布模拟[J]. 郝朋飞,吴志芳,王振涛,沈毅雄. 原子能科学技术. 2014(07)
[4]人类首次精确测量低浓度氡[J]. 闫罡. 中国计量. 2014(07)
[5]脉冲电离室测氡仪电压灵敏前置放大器的研究[J]. 黄河,朱志甫,张雄杰,彭新村,付志坚. 核电子学与探测技术. 2011(11)
[6]一种新型测氡仪-α谱仪的性能与应用研究[J]. 周建斌,王磊,童运福. 核电子学与探测技术. 2011(07)
[7]氡的特性、来源及国家控制标准[J]. 秦宗会,谢兵. 中国西部科技. 2011(20)
[8]常压空气网栅脉冲电离室测氡仪的研制[J]. 方方,李丹,陈伟,周伟. 核电子学与探测技术. 2010(01)
[9]一款JFET低噪声前置放大器的设计[J]. 张晓飞,董浩斌,鲁永康,吴鹏. 电声技术. 2009(11)
[10]空气氡浓度瞬时测量方法研究[J]. 丁卫撑,方方,阮菊红,王敏,黄秋. 核技术. 2009(07)
博士论文
[1]壤氡辐射场理论研究与测氡仪器研制[D]. 姜海静.成都理工大学 2008
硕士论文
[1]基于空气脉冲电离室测氡仪的研制[D]. 邓友.成都理工大学 2016
[2]陕西黄龙铺钼矿田矿产资源开发利用辐射环境影响研究[D]. 胡渭平.西安建筑科技大学 2014
[3]核辐射探测器的前端电子学设计方法研究[D]. 彭进先.国防科学技术大学 2012
[4]从日本福岛核泄漏事故看我国放射性污染防治法的完善[D]. 王文扬.中国海洋大学 2012
[5]软件延迟符合氡同位素分辨测量实验系统的研究[D]. 杨彬.南华大学 2011
[6]重庆市主城区空气中氡浓度调查与评价[D]. 李业强.成都理工大学 2010
[7]常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现[D]. 李丹.成都理工大学 2010
[8]静电累积法α能谱空气测氡仪的设计与实现[D]. 黄秋.成都理工大学 2010
[9]基于主从结构的DSP教学演示系统设计与实现[D]. 石太佳.河北科技大学 2009
[10]放射性测量在极低放废物处置场选址中的应用[D]. 赵永利.成都理工大学 2008
本文编号：3713444
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
1.1 选题依据以及研究意义
1.1.1 氡的性质及其特征
1.1.2 氡的危害
1.1.3 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 径迹蚀刻法
1.2.2 活性炭盒法
1.2.3 双滤膜法
1.2.4 气球法
1.2.5 闪烁瓶测量法
1.3 发展趋势
2 研究内容与创新点
2.1 理论研究
2.1.1 氡的放射性平衡
2.1.2 探测器选择
2.1.3 脉冲电离室工作原理
2.1.4 前置放大器工作原理
2.2 实际研究内容
2.3 论文创新点
3 离子脉冲电离室的设计与模拟
3.1 设计要求
3.2 阿基米德螺旋
3.3 模拟的意义
3.4 MATLAB结构模拟
3.4.1 MATLAB说明
3.4.2 MATLAB模拟说明
3.4.3 MATLAB结果分析
3.5 Maxwell模拟
3.5.1 Maxwell说明
3.5.2 Maxwell模拟说明与结果
3.6 离子脉冲电离室结构
4 前置放大器的选择
4.1 离子脉冲电离室输出信号
4.2 前置放大电路的选择
4.2.1 仪器外观图
4.2.2 主要特征
4.2.3 测试数据
5 系统测试及结果分析
5.1 系统调试
5.2 初步测试
5.2.1 常压下工作实验
5.2.2 氡气测量实验
5.2.3 空气中测量实验
5.3 后续工作及展望
结论
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低噪声电荷灵敏前置放大器的研制[J]. 苏杭,封常青,郑其斌,朱丹阳,金西,刘树彬,安琪. 核电子学与探测技术. 2015(09)
[2]阿基米德螺线在机械工程中的应用与探讨[J]. 罗海程,周柏霖. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2015(06)
[3]基于ElecNet的凸度仪电离室电场分布模拟[J]. 郝朋飞,吴志芳,王振涛,沈毅雄. 原子能科学技术. 2014(07)
[4]人类首次精确测量低浓度氡[J]. 闫罡. 中国计量. 2014(07)
[5]脉冲电离室测氡仪电压灵敏前置放大器的研究[J]. 黄河,朱志甫,张雄杰,彭新村,付志坚. 核电子学与探测技术. 2011(11)
[6]一种新型测氡仪-α谱仪的性能与应用研究[J]. 周建斌,王磊,童运福. 核电子学与探测技术. 2011(07)
[7]氡的特性、来源及国家控制标准[J]. 秦宗会,谢兵. 中国西部科技. 2011(20)
[8]常压空气网栅脉冲电离室测氡仪的研制[J]. 方方,李丹,陈伟,周伟. 核电子学与探测技术. 2010(01)
[9]一款JFET低噪声前置放大器的设计[J]. 张晓飞,董浩斌,鲁永康,吴鹏. 电声技术. 2009(11)
[10]空气氡浓度瞬时测量方法研究[J]. 丁卫撑,方方,阮菊红,王敏,黄秋. 核技术. 2009(07)
博士论文
[1]壤氡辐射场理论研究与测氡仪器研制[D]. 姜海静.成都理工大学 2008
硕士论文
[1]基于空气脉冲电离室测氡仪的研制[D]. 邓友.成都理工大学 2016
[2]陕西黄龙铺钼矿田矿产资源开发利用辐射环境影响研究[D]. 胡渭平.西安建筑科技大学 2014
[3]核辐射探测器的前端电子学设计方法研究[D]. 彭进先.国防科学技术大学 2012
[4]从日本福岛核泄漏事故看我国放射性污染防治法的完善[D]. 王文扬.中国海洋大学 2012
[5]软件延迟符合氡同位素分辨测量实验系统的研究[D]. 杨彬.南华大学 2011
[6]重庆市主城区空气中氡浓度调查与评价[D]. 李业强.成都理工大学 2010
[7]常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现[D]. 李丹.成都理工大学 2010
[8]静电累积法α能谱空气测氡仪的设计与实现[D]. 黄秋.成都理工大学 2010
[9]基于主从结构的DSP教学演示系统设计与实现[D]. 石太佳.河北科技大学 2009
[10]放射性测量在极低放废物处置场选址中的应用[D]. 赵永利.成都理工大学 2008
本文编号：3713444
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