r劑量率測(cè)量?jī)x的研制
1 探頭原理
1.1 蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管原理
GM管原理見(jiàn)圖1。蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管(GM管)也稱氣體放電計(jì)數(shù)器。一個(gè)密封玻璃管,中間是陽(yáng)極用鎢絲材料制作,玻璃管內(nèi)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì),或是一個(gè)金屬圓管作陰極,內(nèi)部抽空充惰性氣體(氖、氦)、鹵族氣體。特點(diǎn)是工作電壓低。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201702/338450.htm
當(dāng)射線進(jìn)入計(jì)數(shù)管后氣體被電離,負(fù)離子由陽(yáng)極吸引移向陽(yáng)極時(shí),離子又與其他氣體分子碰撞后產(chǎn)生多個(gè)次級(jí)電子,快到陽(yáng)極時(shí)次極電子急劇倍增產(chǎn)生雪崩現(xiàn)象。雪崩引起陽(yáng)極整條線上雪崩,發(fā)生放電,放電后空間電子又被中和,剩下許多正離子包圍陽(yáng)極,形成正離子鞘。正離子鞘和陽(yáng)極間的電場(chǎng)因正離子的存在而減弱。此時(shí)若有電子運(yùn)動(dòng)到該區(qū)域,也會(huì)產(chǎn)生雪崩放電,這段時(shí)間不能計(jì)數(shù),稱"死時(shí)間"。正離子打到陰極時(shí)會(huì)產(chǎn)生(打出)電子,電子被電場(chǎng)加速,又引起計(jì)數(shù)管放電產(chǎn)生正離子鞘,這一過(guò)程循環(huán)出現(xiàn)。
計(jì)數(shù)管上電壓U一定時(shí),射線入射越強(qiáng)電流I越大,輸出脈沖數(shù)N越大,a、b段稱"坪",蓋格計(jì)數(shù)管主要用于探測(cè)β粒子和γ射線。
1.2探頭電路
探頭有高壓產(chǎn)生電路、高低量程兩支蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管(GM管)、單片機(jī)SM89C52、串口轉(zhuǎn)485通信芯片MAX485構(gòu)成,如圖2所示。
高壓產(chǎn)生電路為高低量程GM管提供高壓,使得GM管可以工作。GM管用來(lái)測(cè)定輻射,射線通過(guò)GM管并引起電離時(shí)便使該GM管產(chǎn)生電流脈沖,脈沖經(jīng)整形電路、2分頻電路后變成邊緣陡峭的方波,送到SM89C52的T0,T1定時(shí)器做計(jì)數(shù),對(duì)低量程使用T0作計(jì)數(shù),T1作1秒定時(shí),而高量程則使用T1作計(jì)數(shù),T0作定時(shí),主機(jī)可通過(guò)發(fā)送命切換令高低量程測(cè)量,當(dāng)探頭接到主機(jī)發(fā)來(lái)的查詢命令后便把每秒計(jì)數(shù)值(CPS)返回給主機(jī)。探頭電源透過(guò)電纜從主機(jī)得到。
低量程GM管ZP1210和高量程GM管Zp1304的接口方式不太一樣,依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)如圖3所示。
2 主機(jī)工作原理
主機(jī)由單片機(jī)SM89C58,12 864點(diǎn)陣液晶、4個(gè)按鍵、MAX 485芯片、AT24C64、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片M41T0構(gòu)成,主機(jī)和探頭通過(guò)電纜連接,如圖4所示。主機(jī)的工作是定時(shí)查詢探頭,得到CPS,運(yùn)算轉(zhuǎn)換成劑量率顯示在LCD上,同時(shí)根據(jù)該數(shù)據(jù)決定是否發(fā)送命令切換測(cè)量通道、給高低量程GM管哪一個(gè)加高壓。M41T0給系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。AT24C64用來(lái)保存系統(tǒng)參數(shù)和密碼等,也用來(lái)保存帶有時(shí)間信息的測(cè)量結(jié)果,在測(cè)量界面下用戶對(duì)當(dāng)前測(cè)量結(jié)果可以保存,以便事后追查。主機(jī)在液晶上通過(guò)菜單配合4個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)定、時(shí)間日期調(diào)整、密碼管理等。并提供中英文兩種語(yǔ)言切換,可擴(kuò)展其他任意語(yǔ)言顯示。
評(píng)論