專利名稱：手持式一體化多功能γ能譜儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種y能譜儀，具體涉及一種可實現鐳、鈾、釷、鉀含量 及其活度分析和y輻射劑量率分析的手持式一體化多功能y能譜儀。
技術背景Y能譜測量廣泛應用于地質工業、衛生環境放射性監測等領域。在地質工業中，常要對地層進行橫向和縱向的勘測。通過對測區y能譜資料進行分析和類比， 提出成礦有利地區，供地質找礦驗證。在環境放射性監測領域，如在核輻射泄漏 事故中，y能譜法也是一種常規的確定所泄漏核素的方法。因此特別適用于地質 填圖、劃分地層邊界、探査地質構造、礦產資源勘查、環境輻射監測、天然和 人工放射性核素現場檢測等領域。在這些應用中，很多都工作于現場，需要儀 器功能滿足要求的同時又需要操作方便、功耗低、結構便攜等特點。現有的現 場Y能譜測量裝置，都采用Nal (Tl)探測器以及GPS定位系統與y多道能譜測 量分析系統分離的方法設計，這給用戶現場操作帶來了很多不便，從而在某種 程度上降低工作效率，并限制了人們對環境輻射分布的研究和更進一步的探索。 實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述技術不足，提供一種手持式一體化多功能y 能譜儀，該手持式一體化多功能y能譜儀針對目前環境地球領域的現場y核輻射 探測的應用要求，將NaI (Tl)探測器、y多道能譜測量分析系統和現場GPS定 位系統采用一體化設計，構成一個可完成鐳、鈾、釷、鉀含量分析和y輻射劑 量率測量以及現場全球定位的綜合系統，還具有結構簡單合理、體積小、功耗 低、價格低廉、使用方便等優點。為能達到上述發明目的，所采用的技術方案是 一種手持式一體化多功能y 能譜儀，其特征在于包括y輻射探測器、GPS模塊、多道脈沖幅度分析器、 多道數據采集分析模塊和低功耗電源管理模塊；所述y輻射探測器由NaI(Tl)晶體與光電倍增管相連組成；所述Y輻射探測器經信號處理模塊和多道數據采集 分析模塊相連接；所述微處理器分別與GPS模塊、多道數據采集分析模塊和人 機接口模塊相連接；所述GPS模塊包括GPS天線和GPS數據接收處理模塊； 所述GPS數據接收處理模塊一端連接GPS天線，另一端與微處理器相連接；所 述GPS模塊通過串口與微處理器相連接，微處理器通過USB接口與計算機進行 相連。按照本實用新型提供的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所述 微處理器還設置有用于和計算機數據分析系統相連接的USB接口。按照本實用新型提供的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所述 NaI(Tl)晶體以及光電倍增管外面包裹一層磁屏蔽材料。按照本實用新型提供的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所述 手持式一體化多功能Y能譜儀采用鋁質材料制成的金屬外殼。通過上面的敘述可以看出，本實用新型具有以下優點在結構設計上，采用便攜式一體設計方案，方便現場操作和維護；在系統設計上，采用NaI(Tl)晶 體，同時與多道分析系統以及GPS系統進行一體化設計；在系統功能上，完成 傳統的Y能譜測量分析的同時，把GPS技術作為一種可選功能的形式集成到系 統中，方便對測點現場的定位要求；在系統性能上，采用低功耗電源設計方案， 并采用最新的OLED顯示技術；該能譜儀留有USB接口，方便與計算機的后臺 數據庫相連接，以便數據的二次分析；在技術指標上，能量分辨率優于8%(銫 137源)，樣品中鐳(鈾)、釷、鉀放射性比活度之和大于37Bq/Kg時，其測量不 確定度<10%, 256道全譜顯示，GPS定位精度水平誤差<3米，整機功耗〈300mW， 整機重量〈3Kg。
圖1為本實用新型提供的手持式一體化多功能Y能譜儀的模塊連接原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述-圖1為本實用新型提供的手持式一體化多功能y能譜儀的模塊連接原理圖。 如圖中所示， 一種手持式一體化多功能y能譜儀，其特征在于包括y輻射探測 器、GPS模塊、多道脈沖幅度分析器、多道數據采集分析模塊和低功耗電源管 理模±央；所述y輻射探測器由NaI(Tl)晶體與光電倍增管相連組成；所述Y輻射 探測器經信號處理模塊和多道數據采集分析模塊相連接；所述微處理器分別與gps模塊、多道數據采集分析模塊和人機接口模塊相連接；所述GPS模塊包括 gps天線和GPS數據接收處理模塊；所述GPS數據接收處理模塊一端連接GPS 天線，另一端與微處理器相連接；所述GPS模塊通過串口與微處理器相連接， 微處理器通過USB接口與計算機進行相連。所述微處理器還設置有用于和計算機數據分析系統相連接的USB接口 。所 述NaI(Tl)晶體以及光電倍增管外面包裹一層磁屏蔽材料。所述手持式一體化多 功能y能譜儀采用鋁質材料制成的金屬外殼。使用時，通過y輻射探測器探測y射線與物質作用發生的電磁輻射的產生電 信號的強度，通過多道數據采集分析模塊確定環境y放射性有沒有異常；通過 gps模塊自動確定測量地點，結合計算機數據分析系統，完成異常分布情況的 分析，從而在找礦領域可分析成礦有利地區，供地質找礦驗證；在環境核輻射監 測領域，達到核事故環境污染分布監測目的，以便進行應急處理。在電路功能上主要完成y能譜測量分析和現場GPS定位數據的測量。在y 能譜測量方面，由于y射線與物質發生作用時會發生的電磁輻射，通過核輻射 探測器把這個電磁輻射轉換成微弱的電訊號。然后通過后續電路，對這個微弱 的點訊號進行整形放大，使之成為一個電脈沖信號后進入多道數據采集分析模 塊。通過控制電路控制多道脈沖幅度進行工作，把不同幅度的模擬信號轉換成 對應的數字信號，這個數字代表一個道地址，以道地址作為存儲器的地址碼記 錄脈沖數，各道地址的記數就可以把脈沖幅度的分布情況表現出來。而幅度信 號大小為各元素輻射能量不同的表現，相應道址的計數代表相應能量的輻射強 度。多道數據進入微處理器后，可以通過軟件調用，對數據進行分析處理，數據保存及輸出等。在GPS測量方面，采用GPS模塊與微處理器連接，通過串口 向GPS模塊發指令，從而控制GPS模塊工作。GPS數據接收處理模塊通過GPS 天線接收衛星數據，通過模塊內部處理單元處理數據后，得到測點(的經諱度 以及高程位置數據，由微處理器通過串口讀取這個數據并保存到Flash中。在物理結構上，采用NaI(Tl)探測器、多道數據采集分析模塊和全球定位系 統一體化設計。為了避光、避磁、避電場等的要求，整個結構采用金屬外殼， -般采用鋁質材料。由于考慮到GPS天線對系統的影響以及定位精度的要求， 采用外接有源天線的方式，而不是在系統內嵌入無源GPS天線。GPS數據接收模塊結合GPS天線接收現場定位信息，通過串口傳給微處理 器。y多道能譜數據采集分析裝置在采集y能譜數據同時，通過GPS模塊獲取 當前測點的經度、緯度、高程位置信息。為了滿足現場便攜性工作的要求，對 系統各個部件進行便攜式一體化設計，同時，為了滿足現場長時連續性工作的 需求，在系統設計上采用低功耗設計電源管理方案。對y輻射探測的靈敏度主要取決與核輻射探測器，為了滿足現場工作靈敏 的要求，通常選用尺寸比較大的NaI(Tl)晶體探測器，能量分辨率一般能優于8% (銫137源)。同時，由于NaI(Tl)探測器受環境因素比較大，在結構設計上，考 慮到避光、避磁設計；在考慮溫度影響時，在采取隔溫設計的同時，在電路上 采用了溫度補償設計，同時采用硬件和軟件相結合的穩譜技術，消除溫度以及 其它因素對NaI(Tl)探測器的影響。現場定位精度根據選用的GPS數據接收處理模塊以及接收天線的不同而不 同，也根據GPS測量方法不同而不同。為了簡便，在GPS測量方法上采用單點 定位方法。在完成y能譜數據測量和GPS定位測量后，打包y能譜數據和GPS 定位信息數據并保存于內部Flash中。該手持式一體化多功能y能譜儀在現場就 可以進行數據的初步分析處理，還可通過USB接口把測量數據信息傳遞給計算 機，由計算機對數據進一步進行分析處理。雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域普通技術人員在所附權利要求的范圍內不需要創作性勞動就能作出的各種變形或修改仍屬本專 利的保護范圍。
權利要求1、手持式一體化多功能γ能譜儀，其特征在于包括γ輻射探測器、GPS模塊、多道脈沖幅度分析器、多道數據采集分析模塊和低功耗電源管理模塊；所述γ輻射探測器由NaI(Tl)晶體與光電倍增管相連組成；所述γ輻射探測器經信號調理模塊和多道數據采集分析模塊相連接；所述微處理器分別與GPS模塊、多道數據采集分析模塊和人機接口模塊相連接；所述GPS模塊包括GPS天線和GPS數據接收處理模塊；所述GPS數據接收處理模塊一端連接GPS天線，另一端與微處理器相連接；所述GPS模塊通過串口與微處理器相連接，微處理器通過USB接口與計算機進行相連。
2、 根據權利要求l所述的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所 述微處理器還設置有用于和計算機數據分析系統相連接的USB接口。
3、 根據權利要求l所述的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所 述NaI(Tl)晶體以及光電倍增管外面包裹一層磁屏蔽材料。
4、 根據權利要求l所述的手持式一體化多功能Y能譜儀，其特征在于所 述手持式一體化多功能Y能譜儀采用鋁質材料制成的金屬外殼。
專利摘要本實用新型公開了一種手持式一體化多功能γ能譜儀，包括γ輻射探測器、GPS模塊、多道脈沖幅度分析器、多道數據采集分析模塊和低功耗電源管理模塊；所述γ輻射探測器經信號處理模塊和多道數據采集分析模塊相連接；所述微處理器分別與GPS模塊、多道數據采集分析模塊和人機接口模塊相連接；所述GPS模塊包括GPS天線和GPS數據接收處理模塊；所述GPS數據接收處理模塊一端連接GPS天線，另一端與微處理器相連接；所述GPS模塊通過串口與微處理器相連接，微處理器通過USB接口與計算機進行相連。該能譜儀適用于地質礦產勘探、環境核輻射監測、核反恐等多個領域，具有結構簡單合理、體積小功耗低、價格低廉、使用方便等優點。
文檔編號G01S1/02GK201173973SQ20082006241
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月10日 優先權日2008年3月10日
發明者丁衛撐, 易 劉, 偉 周, 姜贊成, 方 方, 敏 王, 萍 閻, 黃洪全, 龔迪琛 申請人:成都理工大學