随着我国核技术的发展和核退役工作的逐步展开,放射性测量中对不易靠近和几何形状不规则的α表面污染(如小直径长管道的内表面)测量的需求越来越迫切,长距离α污染检测(Long Range Alpha Detection, LRAD)技术作为一种α污染测量的新方法已引起高度重视。本设计以核退役设施管道污染检测为研究背景,依据LRAD技术的应用和α污染测量仪器的关键技术特点,利用ARM处理器Cortex-M3芯片STM32,研制一种新型的便携式a管道污染测量仪,可以检测传统a表面污染仪不能探测到的管道内表面污染情况,在检测直径较小的长管道内表面α污染时,可避免对被测管道进行切割等有损处理,既方便了表面探头检测,又提高了污染检测的完整性、实时性和高效性。本论文研究工作主要体现在如下几个方面：其一,微电流测量技术研究,针对微电流测量测量方法和如何提高精度和稳定性进行研究,包括测量原理分析和器件的选用等；其二,仪器主控制器选择采用Cortex-M3内核处理器STM32,提高设备数据处理和控制性能；其三,电源方案研究,分别对交流直接供电和锂电池供电进行了研究设计,按照系统各个功能模块的电源需求,提供合适的电源设计方案；其四,上位机软件对数据进行存储并在操作界面上以图表和文本的形式显示；其五,基于概率统计理论,对测量数据分布的标准误差进行计算和奇异数判别剔除处理,并显示统计分布直方图,对测量数据进行可靠性分析和验证；其六,采用可靠性设计,通过采取一些抗干扰措施,克服外界因素对仪器性能的影响,以提高α污染测量仪的稳定性、探测下限和灵敏度。文章对便携式a污染测量仪器的设计做了详尽的介绍,包括硬件系统电路设计、软件程序设计、通信协议、系统测试和误差分析等。文章最后对仪器设备的性能进行了测试,系统的测量灵敏度达到5×10q5A/Bq,微电流测量的精度保持在10-15A级,相对误差在±0.4%以内,稳定性良好。
