[實用新型]基于Time-To-Count技術的智能核輻射探頭

有效

• 申請號: 201420184875.7
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN203786304U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 郝存興;來永芳;曾志;李周省
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍68127部隊
• 主分類號: G01T1/18
• 分類號: G01T1/18
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術領域

本實用新型涉及一種探頭，尤其涉及基于Time-To-Count技術的智能核輻射探頭。

背景技術

G-M計數管由于其環境適應性好、可靠性高、價格低廉等優點被廣泛應用，傳統的測量方法，是通過記錄單位時間內的脈沖個數來推算外界核輻射場的強度（這里的輻射場強是指注量率）。

但此方法存在的問題就是，G-M計數管的死時間問題，會導致其線性量程范圍受到很大限制，為克服此問題，美國人于80年代中后期提出了一種叫Time-To-Count的測量技術（簡稱為TTC），它是通過改變計數管兩端的高壓，來使探測器處于“工作”或“休息”兩種狀態，在每個測量周期內就可以測到兩個脈沖信號之間的時間間隔，通過測量多個脈沖信號的時間間隔并求取平均值，就可反推出輻射場的強度。這是因為核輻射場越強，相鄰射線之間的時間間隔的均值就會越小，即時間均值的倒數與劑量率存在正比關系。這種方法能有效地提高探測器的量程上限和延長計數管使用壽命，因此，此方法一出現就率先在美軍裝備中得到了應用。

傳統的測量方法是采用脈沖計數模式，受G-M計數管受死時間過長的影響，通常，線性量程范圍只能達到3至4個數量級。Time-To-Count技術采用的是記錄相鄰脈沖之間時間間隔的方法，采用此法可使G-M計數管在超過10³Gy/h的地方工作，消除了脈沖重疊和死時間的影響，能有效拓寬量程，并延長計數管使用壽命。

目前，國內研究的智能核輻射探頭大都采用G-M計數管為探測元件，但仍采用與專用主機結合的使用方式，探測器的測量精度和量程范圍有限，探頭功能比較單一，信息傳遞方式落后。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種體積小、功耗低、穩定性好的基于Time-To-Count技術的智能核輻射探頭。

為解決上述問題，本實用新型所述的基于Time-To-Count技術的智能核輻射探頭，其特征在于：該探頭包括置于PCB板Ⅰ上的G-M探測器、整形電路、高壓模塊及置于PCB板Ⅱ上的電源模塊、USB控制處理器；所述G-M探測器分別與所述整形電路、所述高壓模塊相連，該整形電路、高壓模塊均與所述電源模塊相連；所述USB控制處理器分別與所述整形電路、所述高壓模塊、所述電源模塊相連，并通過USB總線與PC機相連；所述PCB板Ⅰ與所述PCB板Ⅱ通過接線口直接插拔。

所述高壓模塊為US5P高壓模塊。

所述USB控制處理器為內部嵌入了微控制器且支持USB2.0協議的USB2.0接口芯片CY7C68013A。

所述G-M探測器的連接電路中陽極加正高壓，陰極取正脈沖信號，且電路中設有分壓電阻、高速開關三極管和N溝道絕緣柵型VMOS場效應管IRFPG40。

所述電源模塊設有外部供電插口和電源切換開關，并通過電壓轉換模塊與所述USB控制處理器相連。

所述PCB板Ⅰ與所述PCB板Ⅱ的尺寸相同。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型以USB為通訊接口，采用脈沖計數和Time-To-Count模式智能切換的工作方式，具有體積小、功耗低、精度高、量程寬、智能化和即插即用的特點，能與虛擬核輻射監測儀結合用于β放射性沾染的監測，通過計算機網絡監測程序也能實現遠程無人值守的放射性污染自動監測。

2、本實用新型使用單個USB控制處理器實現了智能核輻射探頭信號采集、數據處理、量程判斷、工作模式智能切換以及與計算機數據通信等功能。

3、本實用新型中的USB控制處理器為內部嵌入了微控制器且支持USB2.0協議的USB2.0接口芯片CY7C68013A，該USB控制處理器可以不靠外部CPU而實現USB通信，不但可以省去外部CPU的使用，而且縮小探頭體積、降低功耗和提高電路穩定性。

4、分別在脈沖計數模式和Time-To-Count模式下對本實用新型進行測試和表面活度刻度實驗：

⑴測試和刻度實驗使用的放射源為⁹⁰Sr-⁹⁰Y，該放射源半衰期為28.6年，所產生的β粒子最大能量為0.546MeV，平均能量為0.1958MeV，此放射源滿足GB?12128-89《用于校準表面污染監測儀的參考源β發射體和α發射體》中對參考源的技術要求，其基本參數如表1所示。

表1??實驗用參考源