核辐射监测仪器设计报告_中科大课程设计
大学辐射探测器课程设计

大学辐射探测器课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握大学辐射探测器的基本原理和构成,了解不同类型的辐射探测器及其适用场合。
2. 使学生理解辐射探测器在核辐射测量中的应用,掌握相关的物理概念和数学表达式。
3. 帮助学生了解辐射探测器在环境保护、核安全以及医疗卫生等领域的实际应用。
技能目标:1. 培养学生能够运用所学知识分析和解决实际辐射探测问题的能力。
2. 提高学生实际操作辐射探测器的技能,包括设备的调试、使用和维护。
3. 培养学生运用相关软件进行辐射数据处理和分析的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对核辐射探测领域的兴趣和求知欲,激发他们主动探索科学问题的热情。
2. 增强学生的团队合作意识,培养他们在学术探讨中尊重事实、严谨治学的态度。
3. 强化学生的安全意识,让他们认识到核辐射探测在保护人类健康和环境安全方面的重要性。
课程性质:本课程为专业核心课程,以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点:大学高年级学生,具备一定的物理学和数学基础,具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,强化学生的实际操作技能,培养他们在核辐射探测领域的专业素养。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关领域的研究和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 辐射探测器原理:包括核辐射基本概念、探测器的工作原理、射线与物质的相互作用。
- 教材章节:第一章 核辐射探测器基础- 内容:放射性衰变、射线分类、探测器响应原理、光电效应、康普顿散射等。
2. 辐射探测器类型:介绍各种类型的辐射探测器及其特点、应用。
- 教材章节:第二章 不同类型的辐射探测器- 内容:气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器、热电离探测器等。
3. 辐射探测器的应用:讲解辐射探测器在各个领域的应用,如环境保护、核安全、医疗卫生等。
- 教材章节:第三章 辐射探测器的应用- 内容:环境辐射监测、核事故应急响应、放射性物质检测、核医学成像等。
核医学仪器实验报告

一、实验名称核医学仪器原理与应用实验二、实验日期2023年11月10日三、实验目的1. 了解核医学仪器的基本原理和结构。
2. 掌握核医学仪器的主要应用领域。
3. 学习核医学仪器在临床诊断和治疗中的作用。
4. 培养实验操作技能和数据处理能力。
四、实验原理核医学仪器利用放射性同位素发出的射线(如γ射线、β射线等)对人体进行成像或测量,从而实现对疾病的诊断和治疗。
本实验主要涉及以下原理:1. 闪烁探测原理:利用闪烁晶体将γ射线转换为可见光,再由光电倍增管转换为电信号,最终进行计数和成像。
2. 计数器原理:通过测量放射性同位素发出的射线数量,计算放射性活度。
3. 核医学成像原理:利用γ相机或SPECT等设备,对放射性同位素在体内的分布进行成像。
五、主要仪器与试剂1. 仪器:核医学仪器、闪烁晶体、光电倍增管、计数器、γ相机、SPECT等。
2. 试剂:放射性同位素、闪烁液、NaI(Tl)晶体等。
六、实验步骤1. 准备阶段:- 熟悉实验原理和仪器操作方法。
- 检查仪器设备是否正常。
2. 实验操作:- 将放射性同位素溶液注入闪烁晶体中,观察闪烁现象。
- 将闪烁晶体与光电倍增管连接,进行计数实验,测量放射性活度。
- 利用γ相机或SPECT进行成像实验,观察放射性同位素在体内的分布。
3. 数据处理:- 记录实验数据,包括放射性活度、计数率等。
- 对实验数据进行统计分析,计算相关参数。
4. 实验报告撰写:- 总结实验结果,分析实验现象。
- 讨论实验过程中遇到的问题及解决方法。
- 提出实验改进建议。
七、实验结果1. 观察到闪烁晶体在放射性同位素的作用下产生闪烁现象。
2. 通过计数实验,测得放射性活度为X mCi。
3. 利用γ相机或SPECT进行成像实验,观察到放射性同位素在体内的分布情况。
八、讨论1. 本实验验证了核医学仪器的基本原理,证明了闪烁探测和计数器的有效性。
2. 实验过程中,观察到放射性同位素在体内的分布情况,为进一步的临床诊断和治疗提供了依据。
辐射探测实验1-实验报告

G-M计数器及核衰变与放射性计数的统计规律实验报告班级:姓名:学号:第一部分 G-M计数器一.实验目的1、了解G-M管的工作原理,掌握其基本性能及其测试方法。
2、学会正确使用G-M管计数装置的方法。
3、了解探测器输出信号与输出回路参数的关系,学会正确选择G-M管计数系统输出回路参量。
二.实验内容1、在一定的甄别阈下,测量卤素G-M管的坪曲线,确定这些坪曲线的各个参量并选择工作电压。
2、用示波器观察法和双源法测定卤素G-M管计数装置的分辨时间。
3、观察并记录G-M计数管的输出电流、电压脉冲与工作电压及输出回路参数的关系。
三.实验原理1、G-M管是一种气体探测器。
当带电粒子射入其灵敏体积时,引起气体原子电离。
电离产生的电子在阳极丝附近的强电场中又引起一系列碰撞电离,即触发“自持放电”。
这一过程产生的电子和正离子向两极漂移时,在外回路产生脉冲信号。
2、从G-M管的工作机制可以看出,入射带电粒子仅仅起一个触发放电的作用,G-M管的输出电流、电压信号的幅度与形状和入射粒子种类与能量无关,只和计数管的几何参量、工作电压以及输出回路参量有关。
在G-M管的使用中,坪特性是其最重要的性能之一。
坪特性是判断管子好坏的主要依据,也是选择管子工作电压的依据。
坪特性曲线就是在一定的实验条件下当入射粒子的注量率不变时,计数管的计数率随工作电压变化的曲线,见图1-1。
图1-1 G-M计数管的坪曲线表征坪特性的参量主要有:起始电压(Vs):即计数管开始计数时的电压。
坪长: B A=V -V 坪长(单位:百伏)(1-1)这是管子的工作区域,工作电压一般可选在坪区的21~31的范围内。
坪斜:()100% ()2B A B AB A n n n n V V -=⨯+-坪斜(单位:%/百伏)(1-2)坪斜主要是由假计数引起的,当然它的值越小越好。
当工作电压高于B V 时,曲线急剧上升,表明管子内发生了持续放电,这会大大缩短管子的寿命,因此在使用中必须注意避免这种情况。
核辐射监测方法及实践经验总结报告示范

核辐射监测方法及实践经验总结报告示范一、引言核辐射是指原子核放射性衰变过程中释放出来的电磁波、粒子或射线对物质产生的影响。
核辐射的释放可能对人类和环境产生不可逆转的伤害,因此,进行核辐射监测具有重要意义。
本报告旨在分享核辐射监测方法及实践中的经验总结,以期为相关人员提供参考和指导。
二、核辐射监测方法1. 辐射计量仪器的选择核辐射监测中最常用的仪器为辐射计量仪器。
根据监测需求和场地条件,选择合适的仪器非常重要。
常见的核辐射监测仪器包括γ射线探测器、α、β粒子计数器和核辐射警报器等。
在选择仪器时应综合考虑灵敏度、计量范围、测量误差和可靠性等因素。
2. 辐射区域划分核辐射监测需对辐射区域进行划分,以便实施有针对性的监测措施。
根据辐射源的特性和分布,可以将区域分为高辐射区、较高辐射区、低辐射区和辐射安全区等。
划分辐射区域是核辐射监测的前提。
3. 定期监测与实时监测结合核辐射监测需要定期进行,以确保监测数据的准确性和及时性。
定期监测可以通过放置辐射计量仪器并定期检测其数据来实现。
此外,为了更及时地掌握辐射情况,实时监测也是必要的。
实时监测可以通过安装监测系统,如监测网络和辐射传感器,来获得实时辐射数据。
4. 样品采集与分析核辐射监测中,样品采集和分析是必不可少的环节。
样品的采集需在选定的区域内采集环境样品或人员生物样品,并确保采样方式符合规范。
样品的分析应当委托专业实验室进行,以确保结果的准确性和可靠性。
三、核辐射监测实践经验总结1. 专业团队的重要性核辐射监测是专业性很强的工作,专业团队的存在是保证监测工作顺利进行的关键。
专业团队需要具备核辐射监测相关知识和技能,并能够熟练操作辐射计量仪器和分析设备。
此外,团队成员之间的密切合作和良好的沟通也是成功完成监测任务的重要条件。
2. 制定明确的监测计划在核辐射监测过程中,制定明确的监测计划是十分重要的。
监测计划应明确监测目标、监测区域、监测频率和监测方法等内容。
电子仪器方案——核辐射检测仪方案

电子仪器方案一一核辐射检测仪方案核辐射在我们日常生活中是比较常见的,基本在任何地方都会存在或多或少的辐射放射源,当它的强度超过一定数值后,就会对人体造成一定的影响。
如果是在辐射强度过高的领域工作时,建议选择核辐射检测仪作为防护仪器。
目前核辐射检测仪是能够有效测量出核辐射的剂量,为此我方开发了一款以盖革计数管为核心,配合高精度芯片,搭配核心算法设计的核辐射检测仪PCba 控制板,能够精准检测核辐射,也可以检测XYB射线等。
以下是核辐射检测仪方案主要技术指标和特点:1、核辐射检测仪工作原理核辐射检测仪主要通过其核心部件一核辐射探测器来测量辐射射线和它们的性质,利用射线与物质相互作用时所产生的多种效应,将各种需要检测的物理、化学等变量信息转变成可测量的电信号,再传给芯片进行计算得出结果。
2、功能应用采用进口高精度盖革计数管,B、Y、X射线皆可测。
具有高灵敏度,测量范围大以及良好的能量响应特性。
使用射线选择开关,可对B、Y、X射线进行组合检测,简单易用。
可查询剂量率、累计值等数值,满足更多检测需求。
高灵敏智能防护,对辐射响应速度快。
剂量超阈值报警,提前设定报警值,高危环境及时报警。
拥有100组数据的大容量存储空间,每分钟记录一组孤量数据。
可定制蓝牙版连接软件,对数据进行实时传送显示、分析、记录,并对数据进行科学监测。
3、应用场景广泛应用于制药厂、实验室、发电厂、采石场、紧急状况营救站、金属处理厂、油田和供油管道装备、环境保护等部门,可检测:1)地下钻管和设备的放射性。
2)周围环境的氨辐射、的辐射。
3)石材等建筑材料的放射性。
4)特殊材料、瓷器、餐具、玻璃杯等的放射性。
5)局部的辐射泄漏和核辐射污染。
6)有核辐射危险的填埋地和垃圾场。
7)贵重历史遗产和个人珠宝有害辐射。
8)从医用到工业的X射线仪的X射线强度。
实验核医学课程设计

实验核医学课程设计一、课程概述本课程是一门实践性强的核医学实验课程,主要涵盖了核医学常用临床诊断技术及其相关仪器设备的操作,以及实验原理与实验方法等。
此课程旨在让学生对核医学常用临床诊断技术及其相关仪器设备有一个较为全面的了解,并能够掌握基本的实验技能。
二、课程目标通过本课程的学习,学生将会掌握以下知识和技能:1.了解核医学常用临床诊断技术及其原理;2.熟悉核医学相关设备的操作方法;3.能够独立完成基本的核医学实验诊断操作;4.学习实验记录与报告的撰写技巧。
三、课程内容本课程的主要内容与实验如下:1. 核素测定实验此实验主要介绍了核素的测定方法,包括β射线测定、γ射线测定和计数器测定。
2. 核素卫生实验此实验主要介绍了核素卫生控制的基本概念和方法,包括核素泄漏监测及其控制、辐射源处理和废物处置等。
3. 核素影像实验此实验介绍了核素影像技术的基本原理和应用,学习了SPECT和PET影像仪的操作方法。
4. 核素应用实验此实验主要介绍了核素在医学诊断和治疗中的应用,包括放射性同位素扫描、闪烁探测器的应用和用放射性核素进行治疗等。
四、课程评价本课程的考核主要采用实验操作、实验报告和实验课堂表现等多种形式进行。
其中,实验操作占60%的总成绩,实验报告占30%的总成绩,实验课堂表现占10%的总成绩。
1. 实验操作实验操作是本课程的主要考核形式,将学生实验操作是否规范、实验中是否能够熟练地使用核医学设备、实验结果是否正确等方面进行考察。
2. 实验报告实验报告要求学生撰写详细的实验记录,包括实验方法、操作过程、实验结果等,并对实验结果进行分析和讨论。
3. 实验课堂表现实验课堂表现主要考察学生对课程内容的掌握程度和教学效果的反馈意见等方面。
五、预期效果通过本课程的学习,学生将会有以下学习效果:1.掌握核医学实验技能,能够独立完成基本的核医学实验操作;2.熟悉核医学相关设备的操作方法,并能够准确地使用核医学设备;3.了解核医学常用临床诊断技术及其相关设备,为日后的学习和实践奠定基础;4.能够撰写详细的实验报告,包括实验方法、操作过程、实验结果等。
核辐射测量方法实验报告

实验二 γ射线的吸收一、实验目的:1、了解γ射线在物质中的吸收规律;2、测量γ射线在不同介质中的吸收系数。
二、实验器材:1、KZG03C 辐射检测仪一台;2、Cs137点放射源一个;3、铅准直器一个;4、40×40×dcm3的水泥、铝、铁、铜、铅吸收屏若干块(附屏支架);5、手套、长钳夹子、尺子、绳子各一套。
三、实验原理:天然γ射线与物质相互作用的三种主要形式:光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。
由于三种效应的结果,γ射线通过物质时发生衰减(吸收),其总衰减系数应为三者之和:实验证明,γ射线在介质中的衰减服从指数规律:de I I μ-=0,mm d e I I μ-=0μ=(- Ln(I/I O ))/d , μm =(- Ln(I/I O ))/d m式中:I 为射线经过某一介质厚度的仪器净读数(减去本底);I 0为起始射线未经过介质的仪器净读数(减去本底); d 为介质厚度,单位为cm; d m 为介质面密度,单位为g/cm 2 ;μ 为γ射线经过介质的线吸收系数,单位为cm -1;κστμ++=μm 为γ射线经过介质的质量吸收系数,单位为g/cm 2 ; 半吸收厚度:为使射线强度减少一半时物质的厚度,即021I I =时,μ2ln 21=d 或 212ln d =μ四、实验内容:1. 选择良好的测量条件(窄束),测量 Cs 137源的γ射线在同一组吸收屏(水泥、铝、铁、铜、铅)中的吸收曲线,并由半厚度定出吸收系数;2. 用最小二乘拟合的方法计算出吸收系数与1中的结果进行比较;3. 测量不同散射介质时(同一角度,同一厚度)γ射线的强度。
五、实验步骤: 1. 吸收实验1) 调整装置,使放射源、准直孔、探测器的中心在一条直线上; 2) 测量本底I 0’;3) 将源放入准直器中,测量无吸收屏时γ射线强度I 0”;4) 逐渐增加吸收屏,并按相对误差在N ±δ的要求测出对应厚度计数I d ’,每个点测三次取平均植;5) 更换一种吸收屏,重复步骤4,测量时注意测量条件不变。
基于核辐射物位仪表的核辐射监测系统设计与实现

基于核辐射物位仪表的核辐射监测系统设计与实现核辐射是指放射性物质发出的带电粒子或电磁波对人体和环境造成的伤害。
随着核能在能源、医疗和工业领域的广泛应用,核辐射的监测和控制变得尤为重要。
为了确保人类和环境的安全,开发和实施基于核辐射物位仪表的核辐射监测系统变得至关重要。
1. 介绍核辐射监测系统的重要性及必要性。
核辐射对人体和环境的潜在威胁不容忽视。
因此,建立一个可靠的核辐射监测系统对于监测环境辐射水平,及时警示潜在辐射风险,并采取必要措施进行防护非常关键。
一个有效的核辐射监测系统可以帮助保护公众的健康和安全,预防核事故的发生,并在事故发生时快速响应。
2. 描述核辐射监测系统的设计原则和要素。
核辐射监测系统的设计应遵循以下原则:- 精度:核辐射监测系统应具备高精度的辐射测量能力,以确保数据收集和分析的准确性。
- 实时性:监测系统应能够实时地收集、处理和分析辐射数据,以及时提供预警和应急响应。
- 可靠性:系统的可靠性对于确保监测设备的稳定运行和数据的准确传输至关重要。
- 扩展性:监测系统应具备可扩展性,能够适应不同规模和复杂度的监测需求。
核辐射监测系统的要素包括:- 传感器:核辐射物位仪表便是监测核辐射的重要工具,它可以测量并记录环境中的辐射水平。
- 数据采集和处理单元:这个单元负责采集传感器产生的数据,并进行数据处理、分析和存储,以便提供给相关人员参考。
- 通信模块:将采集到的数据通过有线或无线方式传输至监测中心或其他指定的地点。
- 监测中心:这是核辐射监测系统的核心部分,负责接收、处理和分析采集到的数据,并根据情况发出警报或采取相应措施。
3. 系统的工作原理和流程。
核辐射监测系统的工作原理如下:- 核辐射物位仪表通过感应器测量并记录环境中的辐射水平,并将数据传输给数据采集和处理单元。
- 数据采集和处理单元通过内置的算法对采集到的数据进行处理和分析,并将数据传输给监测中心。
- 监测中心接收并存储采集到的数据,并使用专业软件对数据进行分析和评估。
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核辐射监测仪器设计报告——一种基于GM计数管的核辐射监测器完成时间:2012-5-21目录1 选题依据 (3)1.1研究意义 (3)1.2 国内外辐射环境监测系统概况 (3)1.3 辐射监测仪器要求及选用 (4)2 研究内容和总体方法 (5)2.1 总体设计思路 (5)2.2 仪器工作原理 (5)2.3 系统软件设计 (7)2.4 测量原理 (8)3 课题研究的创新之处 (8)3.1 测量算法的改进 (8)3.2 双GM管自动切换方法的改进 (9)1 选题依据1.1研究意义核辐射事故及核辐射恐怖事件具有突发性,对社会安全和国家政治经济危害大,容易造成社会动荡虽然核电是清洁安全的能源,发生重大事故的概率很低,但必须做好充分的核事故应急准备工作历史上发生的核事故实例表明,一旦发生大量的放射性物质泄漏,会对工作人员周围公众及环境造成严重影响,社会影响巨大,经济损失严重,世界有核国家都建有应急组织,并建有完善的应急监测系统,能及时准确地向应急行为决策者提供环境污染状况。
核事故辐射环境监测系统是辐射防护应急以及核安全的一个重要环节,是确保核科学技术得到长足发展的一个重要环节,尤其是核电站周边辐射环境监测是持续健康发展核能的必要条件。
1.2 国内外辐射环境监测系统概况辐射环境监测工作是从半个世纪前起步,伴随着核污染事件核泄漏事故的发生公众的心理变化和关注而发展,世界上许多国家如美国、德国荷兰、日本、丹麦捷克英国奥地利瑞士葡萄牙、意大利、西班牙、澳大利亚、韩国等都十分重视辐射环境监测工作,美国、日本、英国、法国等一些发达国家建立了核设施环境辐射连续监测系统,用于核事故的早期报警及事故监测,其监测数据成为安抚公众、当局决策的主要依据。
我国环境辐射监测工作自上世纪五十年代起步,近年来随着核电站的兴建及发展正逐步受到核电、环保等有关部门的高度重视,因此研制核设施环境、辐射连续监测系统,为核设施辐射环境监测工作提供可靠的技术保障则具有重要意义。
中国已开展的环境辐射监测工作包括天然本底调查和核设施运行监测、天然环境放射性本底调查工作国外开展较早,世界范围的比对工作已大规模做过,由于各国使用的仪器及方法不同,彼此间的数据有所差异;我国自1983年起届时8 年,开展了全国环境天然γ放射性水平调查研究,表1-1为不同方法测得的原野γ外照射剂量率。
表1- 1 为不同方法测得的原野γ外照射剂量率由表1-1可见,参加上述调查的单位较多,仪器类型不同,各家测量结果也有所差异。
多年来国内外围绕环境天然γ放射性的实测值差异产生来源己开展了许多研究。
1.3 辐射监测仪器要求及选用核设施环境监测是伴随核电站的运行而开展的,各国选用的监测仪器有所不同,有高气压充氢电离室型、补偿型GM计数管型、正比计数器型NaI(T1)闪烁探测器型、硅探测器型等。
国内大亚湾核电站近期采用的是GM计数管型探测器,秦山核电站采用的主要是高气压充氢电离室型探测器,连续监测系统要具有区分和鉴别天然本底辐射和人工放射性核素的能力,因此对监测系统的稳定性、灵敏性、准确性要求较高。
另一个监测目的是早期报警及应急监测,应急监测的特点是要求监测系统可靠、响应快、量程宽,目的在于迅速准确获得结果,及时通知指挥系统,为当局决策提供依据。
随着当今理论研究的深入、计算方法的进步以及电子学技术的飞速发展,提高监测仪器的性能变得可以实现,核技术应用的拓广使仪器开发研制有所发展,各类仪表的性能都有改善。
目前国内核电厂环境连续监测仪器多为进口产品,由于引进设备价格昂贵,而国内尚无定型产品,因此急需开展核设施环境辐射连续监测系统的研制工作。
通过对几种常用的核辐射传感器的综合比较,本设计选用GM计数管,因为其具有如下优点:1 灵敏度高,不论何种类型的射线,只要在计数器的灵敏区内产生一对离子,便可能引起放电而被记录。
2 脉冲幅度大,输出脉冲幅度达几V。
甚至几十V,可以省去或简化放大电路。
3 稳定性高,不受外界电磁场干扰,对电源的稳定度要求也不高。
4 计数器的大小和几何形状可按探测粒子的类型和测量要求在较大范围内变动。
5 使用方便,成本低廉,制作的工艺要求和仪器电路均较简单。
2 研究内容和总体方法2.1 总体设计思路辐射污染源如γ射线等,具有很高的能量级,在探头电路设计中可以利用G-M监测辐射源产生的脉冲计数,并在此基础上进行不同的非线性补偿或线性拟合。
根据单位时间内产生的脉冲信号作为数据采集信号,经过信号放大电路,模数转换电路,将信号经过单片机控制电路处理,然后再执行监测结果实时显示,报警电路等。
工作原理见图2-1。
图2- 1 系统总体框图2.2 仪器工作原理1)信号调理电路由于G-M管产生的输出信号幅值较大,所以脉冲信号需经过一个限幅电路转换成幅值较小的脉冲信号,然后经过施密特触发器转换成边沿触发的脉冲信号。
如下图2-2。
图2- 2 信号调理电路2)电源变换电路电源变换电路包括高压模块和升压模块。
G-M管的工作电压较高,但输入电压只有3.3V,所以要采用集成高压模块来提供工作电源,而系统采用的一般是低电压作为外部电源,为能给系统中的单片机和其它芯片提供工作电压,必须将输入的外部电源电压升高到芯片工作电压。
升压模块电路如下图2-3。
图2- 3 升压模块电路3)显示报警电路通过读取核辐射探测器的脉冲数,计算为对应的脉冲频率,将结果送显示电路,通过LCD实时显示辐射程度量。
如果脉冲频率大于设定的的频率上限值,则驱动电路并通过LCD实时显示辐射程度量。
同时仪器具有语音报警功能,脉冲频率大于设定的的频率上限值时,发出“辐射剂量超标,请注意防护”的语音播报。
如果条件允许的话,还可以继续输出控制信号,开启防护装置,使检测仪器功能更加完善、科学。
系统工作原理图如图2-4。
图2- 4 系统工作原理框图2.3 系统软件设计系统软件由汇编语言和高级语言混合构成,使软件具有汇编语言的快速性、占用内存空间小的优点。
软件应包括:系统功能自检测程序,初始化程序,核辐射剂量检测程序,模数转换驱动程序,显示驱动程序等。
系统软件流程图如图2-5。
图2- 5 程序流程图2.4 测量原理在实际测量未知放射源的强度之前,首先必须对一个已知强度的标准放射源的R(辐射强度)进行测量,推算出所使用的G-M计数器自身的参数k,其次才能对未知的放射源进行测量。
对未知放射源的测量过程如下:首先对系统进行中断以及定时器的初始化;其次经过单片机的扫描判断是否有脉冲(如果没有,单片机继续判断,反之进入外部中断);然后单片机通过中断控制将高压电路关闭,G-M计数器停止工作2ms;最后,2ms恢复结束,重新接入高压电路重复上述的过程,直到完成测量n次为止。
对上述多次取得的时间取平均值,这样得到此次测量的时间t,经过式子tR (其中R表示辐射强度,k表示G-M自身的参数系数,t表示测量k时间)得到该未知放射物的辐射强度。
为了获得与实际更为接近的结果,采用多次测量取平均值的方法。
上述测量过程可以反复测量N次,然后求出R的平均值,即得到更为准确的辐射强度值。
3 课题研究的创新之处随着当今对辐射监测仪器研究的不断深入、提高监测仪器的性能无外乎从两大方面入手,即具体测量算法的进步和系统元器件本身性能的提升。
本设计在这两个角度均考虑了改进创新的思路与方法。
3.1 测量算法的改进1)传统计数方法以往对G-M计数器测量方法,主要侧重于测量G-M计数器单位时间内产生的脉冲信号数,即计数率(n),并在此基础上进行不同的非线性补偿或线性拟合,从而形成不同的测量方法,但本质还是由n求辐射强度(R),即R=f(n)。
但是这种方法可能会由于G-M计数器的死时间产生漏计数,从而造成测量失真,产生误差。
2)本设计计数方法这种计数方法主要是测量G-M计数器1个脉冲从开始产生到结束这一段计数前时间t,由t求R,即:R=f(t),这里R是时间t的函数,而不是像前面是计数率(n)的函数了,从而提高了G-M计数器的稳定性。
在这种方式中,G-M计数器作为一种数字开关,用1个带微处理器的电路和1个精确的定时芯片,通过对电压控制来保证G-M 计数器的工作与停滞。
在G-M 计数器产生1个脉冲后,精确定时装置定时2ms ,计数器保持在一个计数器工作电压和起始电压之间,此时G-M 计数器停止工作,并保证计数器有足够的时间恢复正常工作状态,直到t 0,即2ms 后计数器和阳极电压升高,G-M 计数器开始恢复工作。
t 0时,单片机系统由晶振控制的时钟开始定时测量计数前的时间t ,直到下一个平滑脉冲结束,偏压下降,G-M 计数器的一个工作周期内,只有一个工作脉冲产生,技术管电压从恢复到降低这段计数前时间t 与R 成反比,满足R=k/t 。
可以通过最小二乘法,来分析这两种计数方式的变化,设X Y βα+=,其中Y 是因变量,X 是自变量,α和β是回归系数。
可以根据最小二乘法的公式计算出回归系数α和β,并比较两种计数数据曲线的拟合程度。
∑∑∑∑∑--=22)(X X n Y X XY n βn X n Y )()(∑∑-=βα3.2 双GM 管自动切换方法的改进GM 计数管是工作在盖革-弥勒区的气体电离探测器, 是最常见的一种核探测器, 一般单个GM 管能够测量的量程是3-4个量级,采用双GM 计数管可扩展仪表的测量范围。
而双管切换技术是实现双GM 计数管测量的关键技术。
本设计通过切换双GM 阴极及阴极信号输出电路实现高低计数管切换, 避免了由于采用阳极高压切换所需的高压继电器和高压切换引起的电路故障。
1)切换电路图3- 1 高低量程GM管切换电路2)控制过程当辐射测量仪器启动后,单片机输出低电平,打开控制低量程的干簧管继电器K2,连通低量程计数管LGM的阴极电路,高低量程计数管均开始工作同时,单片机输出高电平,关闭控制高量程的干簧管继电器K1,切断高量程计数管HGM 的阴极电路与输出电路的连接在测量量程达到一定数值时,单片机输出高电平,关闭控制低量程的干簧管继电器K2 切断低量程计数管LGM 的阴极电路与输出电路的连接,低量程GM 计数管LGM 停止工作同时,单片机输出低电平,打开控制高量程的干簧管继电器,连通高量程计数管HGM 的阴极电路,高量程计数管开始工作。
采用阴极切换设计,解决了高压继电器设计难度,增加了仪器的可靠性,实现了双GM管平稳快速切换,可以达到8个数量级的剂量率测量要求。
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