儀器概述

空氣放射性監測儀是一種用于實時或定期監測空氣中放射性核素濃度的儀器設備，廣泛應用于核設施運行、核事故應急、環境保護、公共衛生安全及輻射防護等領域。其核心功能是通過采集空氣樣品（氣溶膠、氣體或碘等），利用輻射探測技術對樣品中的放射性活度進行測量和分析，從而及時發現空氣中放射性水平的異常變化，為輻射安全決策提供科學依據。該儀器通常具備高靈敏度、良好的穩定性和自動化程度，能夠適應不同環境條件下的監測需求。

主要組成部分

1. 采樣系統：負責從環境空氣中采集待測樣品，是監測儀獲取分析對象的關鍵環節。對于氣溶膠放射性監測，采樣系統通常包含采樣泵、采樣頭、切割器（如PM10、PM2.5切割器，用于分離特定粒徑范圍的氣溶膠顆粒）和采樣濾膜（如玻璃纖維濾膜、聚丙烯濾膜等，用于捕集氣溶膠顆粒）。對于氣體放射性核素（如氡、氙、碘等），可能采用活性炭吸附、分子篩吸附、溶液吸收或特殊膜滲透等采樣方式，相應的采樣部件會有所不同。采樣流量和采樣時間是影響采樣效率和樣品代表性的重要參數。

2. 探測系統：核心部件，用于將采集到的放射性樣品所發射的射線（α、β、γ射線等）轉換為可測量的電信號。常用的探測器類型包括：

o 閃爍探測器：如NaI(Tl)閃爍探測器常用于γ射線測量，具有探測效率高、能量分辨率適中、成本相對較低等特點；塑料閃爍體則常用于β射線測量。

o 半導體探測器：如高純鍺（HPGe）探測器，具有極高的能量分辨率，能夠識別不同γ核素，常用于實驗室分析或需要核素識別的場合，但對工作環境（如低溫）要求較高；硅半導體探測器可用于α射線和低能β射線的測量。

o 電離室：結構簡單、穩定性好，常用于環境水平γ輻射的連續監測或劑量率測量。

探測器的選擇取決于目標放射性核素的種類、能量以及監測靈敏度要求。

3. 信號處理與分析系統：由前置放大器、主放大器、脈沖成形電路、多道脈沖幅度分析器（MCA）或單道分析器等組成。探測器輸出的微弱電信號經前置放大器放大和初步處理后，由主放大器進一步放大和成形，使其成為便于后續處理的脈沖信號。MCA能將不同幅度的脈沖信號分類計數，得到脈沖幅度譜（即能譜），通過對能譜的分析，可以確定放射性核素的種類和活度；單道分析器則設定特定的閾值范圍，只對該范圍內的脈沖進行計數。

4. 數據采集與顯示系統：通常由微處理器、嵌入式系統或計算機及其配套軟件構成。負責控制儀器的運行（如采樣開始/停止、參數設置），采集來自信號處理系統的數據（如計數率、能譜數據），并進行必要的計算（如活度濃度、劑量率等）。數據可以實時顯示在儀器的顯示屏上，如當前計數率、累積計數、活度濃度值、劑量率、報警狀態等，并可通過數據接口（如RS232、USB、以太網、無線傳輸模塊）上傳至中心數據庫或監控平臺。

5. 控制系統：實現儀器的自動化運行和狀態監控，包括對采樣泵的控制（流量調節、啟停）、探測器工作條件的控制（如高壓電源供給與調節）、溫度濕度等環境參數的監測與控制（以保證探測器和電子學系統的穩定工作）以及報警控制等。

6. 電源系統：為儀器各組成部分提供穩定的工作電源，可以是交流供電、直流電池供電或交直流兩用，以適應固定安裝或便攜式監測的不同需求。

7. 外殼與結構：儀器的外殼不僅起到保護內部元器件的作用，還可能需要考慮防護電磁干擾、防水、防塵、耐腐蝕等環境適應性要求。整體結構設計應便于操作、維護和校準。