計數式射線劑量儀的制作方法

專利名稱：計數式射線劑量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射線劑量測定裝置的改進，具體地說，是一種可以測定小劑量X射線和γ射線的環境監測裝置。
射線劑量儀是測定工作環境中射線對人體所受到劑量數值的儀器，用途十分廣泛。例如，制造鍋爐壓力容器時，人們應用X射線及γ射線檢查焊縫及其它機械部件，就必須使用射線劑量儀進行環境監測，以便采取措施，避免人體受到超劑量射線的傷害。目前常見的射線劑量儀有三類。第一類是直讀式劑量儀，能直接定量地測定劑量率。較常見的有Victoreen400及410型，測量范圍為10－1000mR／h(毫倫／小時)。Mini－rad為另一種較新型的劑量儀，它將全部量程1000μSv／h(微希沃特／小時，10μSv／h＝1mR／h)壓縮在一條刻度中，其刻度呈指數式，小劑量范圍在刻度前端，刻度較寬，易于讀出，而大劑量范圍則壓縮在刻度末段，例如刻度上100μSv／h在刻度的3／4處，10μSv／h在接近1／2刻度處，1μSv／h在1／7刻度處。該儀器符合英國1985年電離射線法規的要求。上述各種射線劑量儀都是采用GM(蓋一繆)計數管為敏感元件，并都以Cs137(銫137)標準射線源校正，其存在問題是GM計數管測量時讀數有較大離散性，小劑量時儀表指針偏擺范圍較大不易讀出準確讀數，劑量更小時則僅見到儀表指針的擺動而無法讀數。第二類射線劑量儀是非定量式的報警器，如Primalla型雙程個人射線報警器，第一量程在10μSv／h時，每分鐘發二次叫聲，第二量程在10μSv／h時，每分鐘發60次叫聲。VictoreenVIP個人報警可預設累積劑量，從3－990mR都可設定劑量，達到預設值即會報警。另一種較為定量的劑量監測儀器是電離式劑量筆，如stephensQF－200及QF－500，它們測定的累積劑量為0－200mR和0－500mR，上述各種非定量化儀器，也有用數字式的報警器，但此類儀器往往不能定量地測出個人所接受的劑量，而且，誤差也較大。特別是電離式劑量筆，因易于漏電而造成錯誤的讀數，以致目前已很少被使用。第三類射線劑量儀是GM計數器，屬于定量化測定儀器，它在一定時間間隔內記錄GM管受射線作用后產生的電離脈沖數量，可較精確地測定小劑量的電離輻射。但是，儀器必須事先經標準射線源校準，且此類儀器一般體積較大，大都用于實驗室場合，如二進制的64定標器或10進位的通用定標器。而在無損檢測現場一般都不采用此類射線劑量儀。
本實用新型的目的是提供一種在全量程范圍內能準確讀出的射線劑量儀，特別可用來定量測定小劑量的散射線X射線和γ射線。
本實用新型是這樣實施的采用GM計數管作為射線劑量探測敏感元件，對其電離電脈沖進行計數，分成兩個量程0－100μSv／h和0－1000μSv／h，以直讀式表頭指示，對于低劑量由定時間隔時間計數并由液晶顯示。根據計數脈沖數從校正曲線上查出射線劑量數值，校正曲線上各點劑量數值相應的脈沖數已扣除GM計數管的本底數。由上所述，本實用新型包括穩壓電源、全量程表針直讀式部件和低劑量定時間隔時間數字顯示部件以及射線劑量校正曲線。其中全量程表頭直讀式部件采用已有慣用程式設計，即由計數管高壓電源、計數管負載、GM計數管、脈沖整形單元、放大單元、聲響單元、滿刻度脈寬調節單元和表頭指示單元順次以電路聯結構成，它提供前述兩個測量量程射線劑量的檢測。
本實用新型的優點是1、射線劑量在10μSv／h以上時可由儀表定量地直接讀出劑量率；2、射線劑量低于10μSv／h時，可從計數顯示讀出每分鐘GM管產生的電離脈沖數，從校正曲線上讀出劑量率；3、結構簡單，易于生產，使用方便；4、本實用新型有廣闊的實用性，特別適用于小劑量X射線和γ射線的環境監測。
本實用新型由以下附圖加以實施。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型的低劑量測定結構示意圖。
圖3是本實用新型的劑量曲線校正示意圖表。
圖4是本實用新型的低劑量數值與脈沖計數的對應關系表。
下面根據圖1～4給出本實用新型一個較好實施例。我們將通過對該實施例的詳細敘述，進一步提供本實用新型的技術細節。
從圖1可見，本實用新型包括穩壓電源1、全量程表針直讀式部件2和低劑量定時間隔時間數字顯示部件3。其中，穩壓電源1包括運算放大器IC1、由電阻R1和電位器RV1構成的分壓器和由熱敏電阻Rt1與二極管D1構成的反饋回路以及選擇開關K1，它將＋6V的直流電源穩壓成＋4V電源，向本實施例的部件2和部件3供電。另外，全量程表針直讀式部件2包括由三極管BG21、整流二極管D211～D212、升壓變壓器T21、電容C211～213、電位器RV21和電阻R211～R212構成的高頻高壓電源21(將＋4V的電源轉化成＋400V左右的高壓電源)、由相并聯的電阻R22和電容C22構成的計數管負載22、計數管23、由三極管BG24、穩壓管DW24、保護二極管D241～D242和電阻R241～R244構成的整形單元24、由三極管BG25和電阻R251～R253構成的脈沖放大單元25、由達林頓連接的三極管BG261～BG262、電阻R261和蜂鳴器BZ261構成聲響單元26、由時基集成電路IC271、定時電阻R271～272、定時電位器RV271～RV272、定時電容C271和選擇開關K271構成的量程脈寬單元27和由積分電阻R281、積分電容C281、保護電阻R282與表頭A281構成的量程指示單元28，它們順次以電路相聯結，聲響單元26與量程脈寬單元27成并列分支，量程指示單元28為量程脈寬單元27的后接單元，分別調節定時電位器RV271和RV272，并撥動選擇開關K271置于相對應量程位置0－100μSv／h和0－1000μSv／h，調節輸出脈沖寬度使符合指針偏轉靈敏度的要求。由于低劑量時，上述二量程只能觀察到表頭指針擺動，不能讀出其數值，故本實用新型自脈沖放大單元25向低劑量定時間隔時間數字顯示部件3輸出計數脈沖。從圖2可見，低劑量定時間隔時間數字顯示部件3包括時間間隔定時單元31、啟停控制單元32、計數單元33、顯示單元34和總清單元35。本實施例中，時間間隔定時分四檔tu＝120分、60分、30分和15分。時間間隔定時單元31包括由十四級二進制計數／分頻／振蕩器IC311及其外接阻容元件R311、R312、RV311、C311構成的定時器、選擇開關K312、與IC311的第10級輸出端Q10相連接以構成第11級輸出Q11的二分頻器和IC311的R端控制非門IC314。該二分頻器是由于IC311采用集成電路5G4060，而它沒有Q11級輸出，為了配合本實施例中的間隔時間的設定而配置的，它由非門IC312將IC311的Q10端輸出脈沖倒相，去觸發由D觸發器IC313構成的二分頻觸發器。仔細調節電位器RV311，使IC311的輸出端Q12、Q13和Q14分別輸出30分鐘、60分鐘和120分鐘的間隔定時脈沖，以及由IC313的輸出端Q11輸出15分鐘的間隔定時脈沖；IC311的起始工作受總清單元35控制，由非門IC314連結總清單元35和IC311的R端；IC311計時工作終止時輸出上述的間隔定時脈沖，由選擇開關K312饋入啟停控制單元32。該啟停控制單元32受總清單元35控制，向計數單元33提供允許計數電平信號；受時間間隔定時單元31的間隔定時脈沖觸發而翻轉，向計數單元33提供關閉計數電平信號。本實施例的啟停控制單元32由接收間隔定時脈沖的非門IC322與D觸發器IC321順次以電路連接構成2分頻器。計數單元33直接驅動顯示單元34，當計數單元35被總清單元35清零后，顯示單元34的顯示內容也被清零，隨之，接收啟停控制單元32提供允許計數的開門電平信號，對由全量程表針直讀式部件2送來的射線劑量計數脈沖進行計數，直至IC311發出間隔定時脈沖，使啟停控制單元32翻轉，從而向計數單元33提供停止計數的關門電平信號，計數單元33停止計數，并保留在間隔定時時間內的計數值，由顯示單元34顯示。本實施例的計時單元33由計數集成電路IC33構成，取用一塊4 1/2 的十進制計數器5G7224，顯示單元34由LED34構成，采用4N07液晶顯示器。本實施例的總清單35由撳鈕開關K35、電阻R35和電容C35構成，電阻R35和電容C35組成積分電路單元，它們的公共接點與撳鈕開關K35相連接，用以去除由于撳鈕開關K35抖動而引起的毛刺，避免不應有的“總清”信號。
最后，再介紹儀器劑量的校正和刻度的繪制。本實用新型用Cs137(銫137)標準射線源校正，本實施例采用美國JL SHPHERD and ASSOCIATES公司生產的Series 28／ci Cs137標準射線源校正。a)按照Cs137半衰期為30年計算出該射線源的當前強度，并采用射線源強度與距離成平方反比的關系，按照不同距離求得不同的劑量強度校正點。b)選取兩支數值較接近的計數管，取其平均值繪制表面刻度，如圖3所示，繪制刻度時以振蕩器輸入各刻度值時的脈沖數，并以頻率計觀察，這樣就能繪制出各刻度值時表針所指的準確位置，最后在繪制表面時，還應按刻度的變化規律進行少量修正。c)每分鐘脈沖數與其劑量的關系曲線的制作，首先在測定現場測出環境中的本底讀數，本實施例在測定時，其環境中的本底讀數為24(平均值)，1－10μSv／h各點測定值的脈沖數為μSv／h1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、扣除本底后的脈沖數45、79、112、160、175、227、170、306、347、397按上述對應數據畫出曲線(直線)，如圖4所示的脈沖數對應劑量曲線4。
權利要求1.一種計數式射線劑量儀，包括直流穩壓電源1和全量程表針直讀式部件2，其特征在于還有一個與該部件2成電路聯結，以接收其輸出的射線計數脈沖的低劑量定時間隔時間數字顯示部件3，并配有脈沖數對應劑量曲線4。
2.根據權利要求1所述劑量儀，其特征在于所說的低劑量定時間隔數字顯示部件3包括接收來自全量程表針直讀式指針部件2的計數脈沖的計數單元33、受計數單元33驅動的顯示單元34、向計數單元33進行計數控制的啟停控制單元32、控制啟停控制單元32狀態的時間間隔定時單元31和對上述各單元進行復位的總清單元35。
3.根據權利要求2所述劑量儀，其特征在于所說的時間間隔定時單元31包括由14級二進制計數／分頻／振蕩器IC311及其外接阻容元件R311、R312、RV311和C311構成的定時器、與IC3111的Q10端相連接由非門IC312、D觸發器IC313順次以電路連接，構成Q11輸出的二分頻器、分別與IC311的Q12、Q13、Q14和IC313的Q11端相連接的選擇開關K312，及與IC311的R端與總清單元35成電路連接的非門IC314。
4.根據權利要求2所述的劑量儀，其特征在于所說的啟停控制單元32是一個由非門IC322與D觸發器IC321成電路連接構成的二分頻器。
5.根據權利要求2所述的劑量儀，其特征在于所說的計數單元33是由一塊4 1/2 十進制計數器IC33構成。
6.根據權利要求2所述的劑量儀，其特征在于所說的顯示單元34是由晶液顯示器LED34構成。
7.根據權利要求2所述的劑量儀，其特征在于所說的總清單元35包括撳鈕開關K35和與之成電路連結，由電阻R35和電容C35構成的積分電路單元。
專利摘要一種計數式射線劑量儀，用于對環境射線劑量的安全監護，包括直流穩壓電源1、全量程表針直讀式部件2和低劑量定時間隔時間數字顯示部件3，并配以脈沖數對應劑量曲線4。本實用新型由于對低劑量射線進行時間間隔計數，因而成功地解決了從0-10μSu/h范圍內小劑量射線的測定問題，這在定量化劑量儀方面是一個創新。
文檔編號G01T1/18GK2093403SQ91215469
公開日1992年1月15日 申請日期1991年5月17日 優先權日1991年5月17日
發明者陳祝年 申請人:陳祝年