一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备的制作方法

本技术涉及放射性粒子观测，具体涉及一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备。

背景技术：

1、云室是显示能导致电离的粒子径迹的装置，是最早的带电粒子探测器，由c.t.r.威尔逊1896年提出的，故称威尔逊云室。它的原理是：射出云室的高能粒子引起的离子在过饱和蒸汽中可成为蒸汽的凝结中心，围绕着离子将生成微小的液滴，于是粒子经过的路径上就出现一条白色的雾，在适当的照明下就能看到或拍摄到粒子运动的径迹，根据径迹的长短、浓淡以及在磁场中弯曲的情况，就可分辨粒子的种类和性质。将一小块放射性物质放射源放在室内侧壁附近，在室内加适量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸汽，然后使活塞迅速下移，室内气体由于迅速膨胀而降低温度，于是饱和蒸汽沿粒子经过的路径凝结，显示出粒子运动的径迹。

2、中国专利cn212966760u公开了一种低温可持续观测云室，包括云室机体、酒精蒸汽室、温控系统控制板和观察装置；云室机体一侧开口，安装环境制冷腔；环境制冷腔上端开口，将酒精蒸汽室部分置于环境制冷腔中；所述云室机体内设置压缩机，压缩机通过导冷管连接环境制冷腔；观察装置设置在酒精蒸汽室上；温控系统控制板设置在云室机体外，通过温度探头调节环境制冷腔内的温度。该装置在酒精蒸汽室的腔内上下端维持足够大的温度梯度使高温端的酒精蒸汽不断地向低温端扩算，在扩散过程中逐渐冷却，在低温端附近区域形成过饱和蒸汽，带电粒子通过时产生离子为核的凝结雾滴，在暗背景中通过光照射可以观测到粒子径迹。但是，该专利存在以下缺陷：(1)酒精蒸汽室部分在冷腔内，部分在冷腔外，还外设了加热丝，结构过于复杂，且不利于冷腔温度控制后环境温度的稳定；(2)使用励磁线圈来使宇宙射线轨迹发射偏转，需要使用特殊材料，且需要提供大电流，增加设备安全负担，对于日常使用如用于公众科普宣传而言，存在较大安全隐患；(3)由于宇宙射线轨迹本来就是无规则的，当宇宙射线透过饱和酒精蒸汽时，显示出来的轨迹是在各方向上随机的，该专利设置有四个显示屏、金字塔形分光镜等，间接增加了冷腔的负担，反而不利于肉眼观察和拍摄，无法保证冷腔的独立、可控、整洁，并且引入过多的材料，这些材料本身的放射性可能会增加不必要的射线噪声；(4)制冷系统未引入保温冷媒，冷腔底部制冷不均匀，腔室底部温度很难达到均匀。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备，结构简单，安全可靠，可清晰观察放射性粒子径迹，实用高效。

2、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备，包括制冷机、云室、光源、蒸汽发生器、蒸汽管道、旋转支架、高速摄像机；所述云室设于制冷机顶部台面右侧；所述光源设于云室左侧，并朝向云室；所述蒸汽发生器设于光源后侧；所述蒸汽管道左端与蒸汽发生器连接，右端穿过云室侧壁并沿云室内侧壁周向弯折形成闭环；所述旋转支架设于蒸汽发生器左侧；所述高速摄像机设于旋转支架上，位于云室上方，且摄像头朝向云室。

4、优选地，所述旋转支架包括底座、旋转件、支撑杆、摆臂、吊杆、安装框；所述底座为管状，设于制冷机顶部台面上；所述支撑杆尺寸与底座相同，其下端通过旋转件与底座上端连接；所述旋转件下端与底座的内径相匹配；所述摆臂左端与支撑杆上端固定连接，右端与吊杆上端固定连接；所述安装框可拆卸安装在吊杆下端。

5、优选地，所述底座上端开口处内壁凹设有台阶，所述旋转件中部侧壁上环向设有与台阶相抵的凸环；所述支撑杆下端内壁设有与旋转件上端相配合的连接座，旋转件上端环向间隔设有弹性卡脚，通过弹性卡脚弹性变形穿过连接座中心孔与连接座上端限位相抵，使得支撑杆可360°转动地设置在底座上方。

6、优选地，所述高速摄像机安装在安装框底边上，可基于该底边转动，且其前部有向下转动的趋势；所述吊杆下端穿入安装框内，对高速摄像机后部进行限位。

7、优选地，所述云室包括制冷槽、蒸汽罩，所述制冷槽设于制冷机顶部台面上，所述蒸汽罩罩设在制冷槽上，其顶部盖板可拆卸。

8、优选地，所述蒸汽罩由有机玻璃材料制成。

9、优选地，还包括吸水棉板，所述吸水棉板通铺于制冷槽内。

10、优选地，所述蒸汽导管上间隔设有通孔。

11、优选地，所述制冷槽底部设有温度传感器，所述制冷槽下方设有制冷机的制冷铜圈，所述制冷铜圈放置在冷媒中，所述冷煤采用1:1的乙二醇水溶液。

12、本实用新型的有益效果为：

13、1、本实用新型结构简单，安全可靠，实用高效；采用电制冷，供电稳定，无需提供大电流，为公众辐射科普宣传放射性粒子可视化提供了可行性的解决方案。

14、2、本实用新型设置了制冷槽，云室直接设置在制冷槽上，蒸汽通过蒸汽导管环绕在云室内，云室内温度、蒸汽均匀可控，径迹清晰，可用于观察高放射性和低放射性物质的径迹，实现功能多样性。

技术特征：

1.一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：包括制冷机（1）、云室（2）、光源（3）、蒸汽发生器（4）、蒸汽导管（5）、旋转支架（6）、高速摄像机（7）；所述云室（2）设于制冷机（1）顶部台面右侧；所述光源（3）设于云室（2）左侧，并朝向云室（2）；所述蒸汽发生器（4）设于光源（3）后侧；所述蒸汽导管（5）左端与蒸汽发生器（4）连接，右端穿过云室（2）侧壁并沿云室（2）内侧壁周向弯折形成闭环；所述旋转支架（6）设于蒸汽发生器（4）左侧；所述高速摄像机（7）设于旋转支架（6）上，位于云室（2）上方，且摄像头朝向云室（2）。

2.根据权利要求1所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述旋转支架（6）包括底座（8）、旋转件（9）、支撑杆（10）、摆臂（11）、吊杆（12）、安装框（13）；所述底座（8）为管状，设于制冷机（1）顶部台面上；所述支撑杆（10）尺寸与底座（8）相同，其下端通过旋转件（9）与底座（8）上端连接；所述旋转件（9）下端与底座（8）的内径相匹配；所述摆臂（11）左端与支撑杆（10）上端固定连接，右端与吊杆（12）上端固定连接；所述安装框（13）可拆卸安装在吊杆（12）下端。

3.根据权利要求2所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述底座（8）上端开口处内壁凹设有台阶，所述旋转件（9）中部侧壁上环向设有与台阶相抵的凸环（14）；所述支撑杆（10）下端内壁设有与旋转件（9）上端相配合的连接座（15），旋转件（9）上端环向间隔设有弹性卡脚（16），通过弹性卡脚（16）弹性变形穿过连接座（15）中心孔与连接座（15）上端限位相抵，使得支撑杆（10）可 360°转动地设置在底座（8）上方。

4.根据权利要求3所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述高速摄像机（7）安装在安装框（13）底边上，可基于该底边转动，且其前部有向下转动的趋势；所述吊杆（12）下端穿入安装框（13）内，对高速摄像机（7）后部进行限位。

5.根据权利要求1所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述云室（2）包括制冷槽（17）、蒸汽罩（18），所述制冷槽（17）设于制冷机（1）顶部台面上，所述蒸汽罩（18）罩设在制冷槽（17）上，其顶部盖板可拆卸。

6.根据权利要求5所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述蒸汽罩（18）由有机玻璃材料制成。

7.根据权利要求6所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：还包括吸水棉板（19），所述吸水棉板（19）通铺于制冷槽（17）内。

8.根据权利要求1所述的放射性粒子径迹可视化科普展示设备，其特征在于：所述蒸汽导管（5）上间隔设有通孔（20）。

技术总结本技术公开了一种放射性粒子径迹可视化科普展示设备，包括制冷机、云室、光源、蒸汽发生器、蒸汽管道、旋转支架、高速摄像机；所述云室设于制冷机顶部台面右侧；所述光源设于云室左侧，并朝向云室；所述蒸汽发生器设于光源后侧；所述蒸汽管道左端与蒸汽发生器连接，右端穿过云室侧壁并沿云室侧壁周向弯折形成闭环；所述旋转支架设于蒸汽发生器左侧；所述高速摄像机设于旋转支架上，位于云室上方，且摄像头朝向云室。本技术结构简单，安全可靠，可清晰观察放射性粒子径迹，实用高效。技术研发人员：许泽钺,黄美琴,刘鳗卿,周花珑,李秀媚,岑旭,卢颖,郭凯行,韦湫阳,杨艳,何佶蔓,江春霞,张家佳,萧苑文受保护的技术使用者：广西壮族自治区辐射环境监督管理站技术研发日：20231008技术公布日：2024/7/9