γ射线料位计辐射相关知识

由于γ射线料位计中的放射源主要释放γ射线，可对人体造成一定的辐射伤害，实际使用中，需要对辐射知识有所了解，并严格遵从国家相关标准。

大剂量的γ射线辐射对人体的伤害有:DNA损伤、细胞损伤、染色体畸变、急慢性放射性疾病、皮肤眼睛体性腺等的破坏，或者是癌症的诱发等。 然而，γ射线料位计中使用的放射源一般为IV类、V类放射源(详见环保总局公告[2005]第62号《关于发布放射源分类办法的公告》)，对人体的伤害很小，平时工作中采取必要的防护措施就无需害怕。

辐射防护三原则为:1、增大距离(尽量远离放射源操作);2、采取屏蔽措施(穿铅衣、戴牵手套、建立屏蔽墙等);3、减少照射时间(操作迅速尽快离去)。

常用国家法规:

国务院449号令[2005]《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》

环保部18号[2011]《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》

国务院562号令[2010]《放射性物品运输安全管理条例》

环保部11号[2010]《放射性物品运输安全许可管理办法》

环保总局第3号[2008]《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》替代原31号令

常用的国家标准:

防护安全方面的标准:GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》

GBZ125-2009《含密封源仪表的放射卫生防护要求》

放射源容器标准:GB14052-93 《安装在设备上的同位素仪表的辐射安全性能要求》

运输标准:GB11806 -2004 《放射性物质安全运输规程》

人员健康标准:GBZ 98-2002《放射工作人员健康标准》

用于对密闭容器中高温、高压、高粘度、腐蚀性、沸腾、毒性物料(固态或液态)料位的测量。

主要用于石油化工、煤化工、矿业、火电、钢铁、造纸等场合。

特别适用于以下设备物位测量:

煤气化炉、聚合釜、反应釜、氧化釜、脱气仓、闪蒸罐、高低压排放罐、低压分离器、甲醇分离器、合成塔、吸收塔、汽提塔、氨分离器、冷凝塔、冷交换器、铜洗塔。

不同厂家仪表参数不尽相同，但大体相当。

精确度:最大误差限1-5%

输出电流信号:(4~20)mA或(0~10)mA

输出开关信号:触点容量AC220V，5A

时间常数:1~60秒可设定。

重复性: ±1.5 % 满量程。

稳定性: ±1.5 % 满量程/48小时。

探测器防爆等级: Ex dⅡCT4 或Ex dⅡCT5

工作环境条件: 环境温度: 探测器 (-20~50)℃， 转换器 (0~50)℃

相对湿度: 探测器 90 % 以下， 转换器 90 % 以下

供电:220VAC 或24VDC

国内仪表试验检验标准:GB/T 25845–2010《工业用γ射线料位计》或GB/T 11923-2008《电离辐射物位计》

γ射线料位计主要由以下几部分组成:

(1)放射源及其源容器

放射源一般选用钴-60(Co)或铯-137(Cs)，钴-60半衰期5.3年，铯-137半衰期30.2年。放射源外形很小，一般用的放射源经过氩弧焊多层密封后，尺寸大小为Φ10×10mm左右，或Φ8×10mm、Φ10×12mm。但为了对射线进行防护，使其通过一个狭小扇区穿过设备，需将放射源放入铅容器中，铅容器一般为几十公斤甚至几百公斤重。不同厂家的铅容器，尺寸、形状、对接法兰等规格会有不同，铅容器带有锁闭装置，不用放射源时可以关闭。

对某个特定的被测条件，放射源的选择需要经过周密计算，才能确定具体类型和活度。计算放射源时，放射源和探测器的安装位置、射线出射方向、射线扇区大小、被测物料量程、料仓壁厚及材质、料仓内部物料、料仓内部压力及气相等都是需要考虑的重要参数。

(2)探测器

探测器也称探头、接收器，主要用于探测射线，并将射线产生的光信号转化为电信号。主流探测器内部主要元器件为:闪烁晶体、光电倍增管、前置电路。也有电离室探测器和计数管探测器，探测效率比较低，市场使用率很小。

射线照射到闪烁晶体上，会产生光子，光子与光电倍增管表面涂的光感材料(称为光阴级)撞击，光子的能量被光阴级材料中的电子吸收，电子获得能量，离开光阴级材料 。光电倍增管将光阴极接受到的电子进行倍增后，输出给前置电路部分进行整形、滤波、运算等处理。

当前主流的闪烁晶体主要分NaI、PVT、光纤等。

1、NaI晶体属于无机闪烁体，探测效率高，但单位体积的价格很高，尺寸一般做得较小，用于物位开关或点式探测器测量料位的测量系统中;

2、PVT晶体属于有机塑料闪烁晶体，可测量最长3m左右的物位，如果用级联探测器，长度会达到更长;

3、光纤也属于有机闪烁晶体，比较柔软，单根测量长度可达到6-7m。可用于测量不规则形状料仓的料位，它能使实际料位变化的输出曲线更具线性，但光纤探测效率很低，相应地所需放射源活度大，对周围环境辐射影响也大。

前置电路一般包括电压放大器、射极输出器(针对闪烁体计数器来说)，以放大信号电压和功率，并使光电倍增管的输出阻抗与所连接的远传输电缆匹配。

(3)转换器

转换器用于将探测器输出的电信号转换为触点信号、或标准电流信号输出给DCS或其他外围设备。转换器一般置于非防爆的机柜间，转换器上带有显示表。

当前很多较为先进的仪表会将探测器和转换器整合为一体，统称为探测器。这样，γ射线料位计就包括2个主要部分:放射源、探测器。

γ射线料位计特别适应于高温、高压、高腐蚀、高粘度等恶劣条件下料位的测量，被测物质可以为粉末或颗粒固体，也可以为液体。γ射线料位计原理与中子物位计不一样，一般只用于两相界面的情况，而不适用于多界面测量情况。

由于其非接触特性，故而可适应的料仓压力、物料温度值、粉尘状况、粘度、腐蚀性等极端参数都很高，对温度、压力、粉尘、粘度、腐蚀的适应性可谓物位仪表中之最。

除此之外还有雷达料位计、超声波物位计等料位计，但其可适应的温度、压力、粉尘状况、粘度、腐蚀性都要大大小于γ射线料位计。

γ射线料位计进口仪表厂商中市场占有率最高的一般有三家:

1、 德国伯托(Berthold)

2、 美国奥玛特(OHMART)

3、 德国恩特斯豪斯(E+H)

另外还有俄罗斯等国的企业，其市场占有率相对较低。

建国以来，国内开发此类仪表的老牌国有企业有以下几家 :

1、北京市新技术应用研究所(隶属北京市科学技术研究院)

2、上海原子核研究所(现为"上海应用物理研究所"，隶属中国科学院)

3、广东省测试分析研究所(现为"中国广州分析测试中心")

4、兰化公司化工自动化研究所(原为"化工部自动化研究所"，现为"天华化工机械及自动化研究设计院有限公司")

5、上海吴泾化工厂(现为"上海吴泾化工有限公司")

上述企业中，有的因各种原因，已不再涉及γ射线料位计的业务。

由于γ射线料位计的特殊性，总需求量并不是很大，又因进口仪表对市场的占有量较大，使得国内γ射线料位计的生产厂家规模都相对较小、产品产量少。单纯依靠射线料位计业务使公司生存难以为继，有的企业会同时经营很多业务，γ射线料位计只作为其业务中的一小部分。此种情况下，对料位计的技术革新、产品质量、售后服务等指标，未免难以顾全。

选择供货商时，需考虑供货商的业绩、资质、整体实力，以及后续服务能力等各项因素。由于γ射线料位计行业属于冷门行业，γ射线料位计的应用范围比较窄，有些企业从事射线料位计若干年后就退出该行业，不再从事生产和服务，这给这一特种仪表的售后服务工作带来困难。因此选择供应商时对此应予以重视。

国内生产射线料位计的代表性厂家有:

1、天华化工机械及自动化研究设计院有限公司

上市公司，原化工部自动化研究所与化工机械研究院合并后改制而成，属于大型国有企业，旗下有专门做射线料位计及密度计的研究所。市场上在用的主打新产品有TH-2011型γ射线料位计。并另外提供射线密度计、核辐射技术服务、核仪表维护、工业辐射各类技术咨询及方案与施工。

2、北京树诚科技发展有限公司

成立于2002年，主要做国内同位素产品、核仪器仪表、辐射剂量校准刻度系统及自动化系统，提供核辐射防护设计、制造及放射性工作场所清理去污、退役的整体解决方案及实施。

3、北京巨源华海核仪表有限公司

1998年成立，从事核仪表 , 电子计算机软硬件 , 工业控制系统及设备的技术开发 , 技术咨询 , 技术服务 , 技术转让 , 销售开发后的产品 , 电子计算机及外部设备 , 机械电器设备等。