[發(fā)明專利]一種蓋革-米勒計(jì)數(shù)管劑量率量程擴(kuò)展的方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210428663.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN102981178A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔軍軍;賈銘椿;夏文明;陳君軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/18
• 分類號(hào): G01T1/18
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核輻射檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種蓋革-米勒計(jì)數(shù)管劑量率量程擴(kuò)展的方法及裝置。

背景技術(shù)

蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管簡(jiǎn)稱GM計(jì)數(shù)管，因其靈敏度高、脈沖幅度大、穩(wěn)定性好、能夠適應(yīng)許多惡劣環(huán)境，而且使用方便、價(jià)格低廉而被廣泛用來檢測(cè)電離輻射，在反應(yīng)堆輻射監(jiān)測(cè)、工作人員劑量監(jiān)測(cè)、環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)等應(yīng)用十分廣泛。目前國(guó)內(nèi)外軍用和民用核輻射監(jiān)測(cè)儀大量使用GM計(jì)數(shù)管作為探測(cè)器，如美國(guó)AN/VDR系列輻射儀、奧地利SSM-1多用輻射儀、芬蘭RDS系列核輻射監(jiān)測(cè)儀、我國(guó)的FFS06型輻射儀和PDM系列個(gè)人劑量?jī)x等。

但GM計(jì)數(shù)管的死時(shí)間較長(zhǎng)，輸出脈沖較寬，在傳統(tǒng)的測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)GM計(jì)數(shù)管輸出脈沖計(jì)數(shù)率的工作方式下，如果在死時(shí)間內(nèi)又有新的射線或粒子產(chǎn)生雪崩電離，將因輸出脈沖幅度較小而被漏計(jì)；隨著輻射場(chǎng)增強(qiáng)，漏計(jì)的射線或粒子所占比例越來越大，因此導(dǎo)致其量程較窄，線性較差。尤其是在輻射場(chǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，GM計(jì)數(shù)管輸出計(jì)數(shù)率不但沒有增加，反而減小，發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

目前多采用計(jì)數(shù)管死時(shí)間模型校正、函數(shù)擬合等數(shù)學(xué)方法擴(kuò)展劑量率量程。死時(shí)間模型校正方法必須事先已知或測(cè)量GM計(jì)數(shù)管死時(shí)間，而且一般假設(shè)GM計(jì)數(shù)死時(shí)間不隨輻射場(chǎng)強(qiáng)度、溫度、工作電壓等外界條件變化，但實(shí)際上死時(shí)間會(huì)受以上條件影響而發(fā)生變化，而且多數(shù)死時(shí)間模型無法求出輸出計(jì)數(shù)率關(guān)于輻射場(chǎng)強(qiáng)度的解析函數(shù)關(guān)系，只能求解數(shù)值解，這在以微處理器為平臺(tái)的儀器上實(shí)現(xiàn)起來是非常困難的。函數(shù)擬合方法需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，而且在輸出計(jì)數(shù)率隨輻射場(chǎng)強(qiáng)度變化緩慢的區(qū)域，函數(shù)擬合方法會(huì)產(chǎn)生的誤差較大。

由于以上方法并未改變GM計(jì)數(shù)管的工作方式，其死時(shí)間影響仍然存在，而且在輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，GM計(jì)數(shù)管工作電壓較大，會(huì)影響計(jì)數(shù)管的使用壽命。因此，這些方法用于GM計(jì)數(shù)管量程擴(kuò)展具有先天的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種蓋革-米勒計(jì)數(shù)管劑量率量程擴(kuò)展的方法及裝置，使GM計(jì)數(shù)管在工作和休眠兩種狀態(tài)中切換，避開GM計(jì)數(shù)管死時(shí)間對(duì)劑量率測(cè)量的影響，能夠解決GM計(jì)數(shù)管量程較窄和線性較差的問題，極大地?cái)U(kuò)展GM計(jì)數(shù)管劑量率量程，改善線性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種蓋革-米勒計(jì)數(shù)管劑量率量程擴(kuò)展裝置，包括GM計(jì)數(shù)管、第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、負(fù)載電阻、可變電阻器、隔直電容、時(shí)間測(cè)量與控制單元，第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)串聯(lián)連接，第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)的連接點(diǎn)通過負(fù)載電阻與GM計(jì)數(shù)管的陽極連接，第一電子開關(guān)的另一端與正高壓V1連接，第二電子開關(guān)的另一端接地；GM計(jì)數(shù)管的陰極通過可變電阻器接入負(fù)高壓-V2，可變電阻器的調(diào)節(jié)端通過隔直電容與時(shí)間測(cè)量與控制單元的輸入端連接，時(shí)間測(cè)量與控制單元的輸出端與第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)的控制端連接。

一種利用上述裝置進(jìn)行劑量率量程擴(kuò)展的方法，包括如下步驟：

步驟一、開始測(cè)量前，時(shí)間測(cè)量和控制單元控制第一電子開關(guān)斷開而第二電子開關(guān)接通，GM計(jì)數(shù)管陽極接地，GM計(jì)數(shù)管兩端電壓低于起始電壓，無法產(chǎn)生雪崩電離；

步驟二、待所有部件準(zhǔn)備就緒后，時(shí)間測(cè)量和控制單元控制第二電子開關(guān)斷開而第一電子開關(guān)接通，GM計(jì)數(shù)管陽極與正高壓V1接通，GM計(jì)數(shù)管兩端電壓達(dá)到工作電壓從而轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)，時(shí)間測(cè)量和控制單元開始計(jì)時(shí)；

步驟三、一段時(shí)間后，射線或粒子在GM計(jì)數(shù)管內(nèi)產(chǎn)生雪崩電離后將輸出電壓脈沖信號(hào)，此信號(hào)觸發(fā)時(shí)間測(cè)量和控制單元停止計(jì)時(shí)，并控制第一電子開關(guān)斷開而第二電子開關(guān)接通，GM計(jì)數(shù)管陽極接地，GM計(jì)數(shù)管兩端電壓降至起始電壓以下從而轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)；；

步驟四、休眠狀態(tài)保持約1～2ms后，重復(fù)步驟一之后的步驟；

步驟五、設(shè)單位時(shí)間內(nèi)步驟二～步驟四中第一電子開關(guān)單次接通持續(xù)的平均時(shí)間為T，則劑量率D＝1/(S·T)，其中S為GM計(jì)數(shù)管的靈敏度。

本發(fā)明通過向GM計(jì)數(shù)管的陽極和陰極分別提供正高壓和負(fù)高壓，其中某一極的高壓可在外部信號(hào)控制和驅(qū)動(dòng)作用下快速通斷，使GM計(jì)數(shù)管在工作和休眠兩種狀態(tài)之間切換，避開計(jì)數(shù)管死時(shí)間對(duì)測(cè)量的影響，通過測(cè)量計(jì)數(shù)管的有效工作時(shí)間得到劑量率，可有效擴(kuò)展劑量率量程，改善線性，延長(zhǎng)計(jì)數(shù)管的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明蓋革-米勒計(jì)數(shù)管劑量率量程擴(kuò)展的方法的原理框圖；

圖中：K1-第一電子開關(guān)，K2-第二電子開關(guān)，R1-負(fù)載電阻，R2-可變電阻器，C-隔直電容，M-時(shí)間測(cè)量與控制單元，V1-正高壓，-V2-負(fù)高壓。