Дозиметр-радиометр ионизирующего излучения

 

Использование: производство карманных дозиметров-радиометров ионизирующего излучения. Сущность изобретения: дозиметр-радиометр содержит конвертор γ-излучения и последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый детектор, предварительный усилитель, блок формирования амплитудно-частотной характеристики, усилитель с переменным коэффициентом усиления, управляемый от микропроцессора через блок формирования уровней, и компаратор. Дозиметр-радиометр обладает повышенной точностью и позволяет проводить раздельное измерение параметра a-, β- и γ-излучений на общем фоне излучения. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дозиметрии, и может быть использовано при производстве карманных дозиметров-радиометров ионизирующего излучения.

Известен дозиметр [1] содержащий последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый датчик, предварительный усилитель, пиковый усилитель, компаратор, интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, и устройство измерения.

Известный дозиметр позволяет проводить измерения радиоактивности в широком диапазоне доз (вплоть до 1000 R/h). Однако, при этом он не обеспечивает приемлемой точности особенно при измерении малых доз, и кроме того, он работает как простой счетчик γ -частиц. Его конструкция не позволяет проводить селективную оценку уровня ионизирующего излучения по видам ионизирующих частиц.

Наиболее близким к заявляемому является карманный дозиметр [2] включающий конвертор ионизирующего излучения и последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый детектор, предварительный усилитель, линейный усилитель, дискриминатор, счетчик, компаратор и микропроцессор с памятью.

Данный дозиметр позволяет проводить как измерение полной дозы облучения, так и мощность дозы. Применение конвертора для выравнивания кривой энергетической чувствительности к γ -излучению и микропроцессора с вводимыми в него калибровочными данными хотя и позволяет несколько снизить погрешность измерения по сравнению с дозиметром US 4767929, но, тем не менее, достигнутой точности недостаточно для достоверного измерения дозы излучения, кроме того, конструкция этого дозиметра также не позволяет проводить селективную оценку уровня ионизирующего излучения по различным видам ионизирующих частиц.

Целью изобретения является повышение точности измерения дозы γ -излучения и обеспечение возможности селективной оценки уровня ионизирующего излучения по видам ионизирующих частиц.

Цель достигается путем увеличения отношения сигнал/шум, введением блока формирования амплитудно-частотной характеристики, усилителя с переменным коэффициентом усиления и блока преобразования уровней.

Заявляемый дозиметр-радиометр ионизирующего излучения, включающий конвертор γ -излучения и последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый детектор, предварительный усилитель, компаратор и микропроцессор с памятью, содержит блок формирования амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), усилитель с переменным коэффициентом усиления и блок преобразования уровней, причем один из входов усилителя с переменным коэффициентом усиления подключен к выходу блока формирования АЧХ, а выход к входу компаратора, второй вход усилителя с переменным коэффициентом усиления подключен к одному из выходов блока преобразования уровней, первый вход блока преобразования уровней соединен с выходом компаратора, второй вход с одним из выходов микропроцессора, а второй выход с входом микропроцессора.

Заявляемый дозиметр, снабженный блоками формирования АЧХ и преобразования уровней, а также усилителем с переменным коэффициентом усиления, который, управляясь от микропроцессора, обеспечивает возможность изменения коэффициента усиления в зависимости от типа измерения, позволяет примерно на 5% уменьшить погрешность измерения дозы, а также проводить отдельно измерение дозы по γ -излучению и селективно измерять плотность потоков α и β -частиц на общем фоне излучения. А это очень существенно при оценке дозы облучения, полученной человеком. Кроме того, возможность регистрации α-частиц на общем фоне ионизирующего излучения позволяет решать такие задачи, как обнаружение радона в воздухе помещения, плутония в составе прочих радиоактивных источников и ряд других.

На фиг. 1 приведена блок-схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого дозиметра-радиометра; на фиг. 2 блок-схема алгоритма работы микропроцессора.

Дозиметр-радиометр ионизирующего излучения содержит конвертор 1 излучения, представляющий собой, например, пластину из стали толщиной 0,6 мм, последовательно соединенные кремниевый детектор 2, предварительный усилитель 3, блок 4 формирования АЧХ, который может быть выполнен как усилитель 5 с переменным коэффициентом усиления, один из входов которого подключен к выходу блока формирования АЧХ, а выход к входу компаратора 6, второй вход усилителя 5 соединен с одним из выходов блока 7 преобразования уровней, первый вход которого подключен к выходу компаратора, второй вход к одному из выходов микропроцессора, а второй выход к входу микропроцессора 8.

Заявляемый дозиметр-радиометр работает следующим образом.

В зависимости от вида измерения поток ионизирующего излучения либо проходит через конвертор, либо непосредственно воздействует на детектор. В результате этого в детекторе формируется импульс тока, который затем усиливается предварительным усилителем и поступает на вход блока формирования АЧХ, формирующего оптимальную форму передаточной кривой. После этого сигнал поступает на вход усилителя с переменным коэффициентом усиления, который через блок преобразования уровней управляется микропроцессором, далее сигнал через компаратор поступает в микропроцессор, где и происходит вычисление параметров излучения. Вычисленные параметры могут затем быть отражены на индикаторе, либо введены в память ЭВМ для набора информации об индивидуальной дозе облучения.

В режиме γ -дозиметра конвертор полностью закрывает детектор и тем самым отсекает воздействие α и β частиц. Применение конвертора позволяет уменьшить нелинейность вероятности регистрации γ-частиц в пределах диапазона измерения (50 кэВ 3 МэВ), которая не превышала ±25% по отношению к середине диапазона (Со₆₀ 1,22 МэВ). Микропроцессор включает через блок преобразования уровней максимальный коэффициент усиления, равный, например, 100, усилителя с переменным коэффициентом усиления и формулу расчета дозы и мощности дозы.

В режиме счетчика ионизирующих частиц, конвертор полностью открывает детектор. Последний регистрирует все виды ионизирующего излучения. Микропроцессор через блок преобразования уровней устанавливает максимальный коэффициент усиления усилителя 5 и записывает в память каждый поступивший от компаратора импульс.

В режиме счетчика α -частиц детектор также полностью открыт, микропроцессор через блок преобразования уровней устанавливает для усилителя 5 минимальный коэффициент усиления, например, равный 1. Это позволяет компаратору регистрировать сигналы только от α -частиц.

Использование заявляемого изобретения позволит создавать карманные дозиметры-радиометры α β и γ -излучения, как профессиональные, так и широкого потребления с параметрами, удовлетворяющими мировым стандартам, и со свойствами, не реализованными ни в одном из известных дозиметров, а именно, раздельное измерение параметров α β и γ-излучений на общем фоне. Практическая реализация изобретения возможна на основе стандартных приборов и традиционных технологий.

Формула изобретения

Дозиметр-радиометр ионизирующего излучения, содержащий конвертор радиоактивного излучения и твердотельный полупроводниковый детектор, связанный с входом предварительного усилителя, а также компаратор и микропроцессор с памятью, отличающийся тем, что в него введены блок преобразования уровней, усилитель с переменным коэффициентом усиления и блок формирования амплитудно-частотной характеристики, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, а выход к первому входу усилителя с переменным коэффициентом усиления, второй вход которого соединен с первым выходом блока формирования уровней, а выход через компаратор с первым входом блока формирования уровней, вторые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом микропроцессора с памятью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2