r劑量率測(cè)量?jī)x的研制
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探頭GM管得到的每秒計(jì)數(shù)值(CPS)需要經(jīng)過(guò)運(yùn)算才能轉(zhuǎn)換為劑量率的的單位為微戈瑞每小時(shí)(μGy／h)，轉(zhuǎn)換公式為：
其中D是劑量率，單位是μGy／h；K是探頭靈敏度，常數(shù)；t是死時(shí)間(dead time)，單位是s；N是每秒計(jì)數(shù)值，即每一秒GM管受輻射而產(chǎn)生脈沖個(gè)數(shù)。對(duì)于低量程探頭(ZP1210)，t的取值范圍是50～80μs，K的取值范圍是2．5～3．2；對(duì)于高量程探頭(ZP1304)，t的取值范圍是21～35 μs，K的取值范圍是O．030～0．040。高低GM管的ι，K均可在主機(jī)通過(guò)菜單設(shè)定，而每一套測(cè)量?jī)x均需要做校準(zhǔn)來(lái)設(shè)定ι，K值。由于ι，K是整個(gè)計(jì)算的重要參數(shù)，不能被使用者隨意修改，因此在儀器設(shè)計(jì)時(shí)，添加了密碼保護(hù)功能，進(jìn)入ι，K的設(shè)定菜單需要使用者輸入密碼，密碼驗(yàn)證通過(guò)才能修改ι，K參數(shù)。
由于放射性的隨機(jī)特性，故由儀器所檢測(cè)到的CPS會(huì)有抖動(dòng)變化，主機(jī)程序?qū)B續(xù)數(shù)次測(cè)量結(jié)果做平滑濾波處理，使得測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。若是取平均的測(cè)量結(jié)果太少，平滑效果不佳；若是取平均的測(cè)量結(jié)果太多，那么會(huì)導(dǎo)致儀器相應(yīng)速度變得很慢。因此綜合考慮采取5個(gè)點(diǎn)的平均。
3 量程切換
低量程GM管ZP1210可以測(cè)量10-1～104μGy／h的輻射劑量，而高量程GM管ZP1304可以測(cè)量102～107μGy／h的輻射劑量。
量程切換見(jiàn)圖5，主機(jī)根據(jù)從機(jī)得來(lái)的實(shí)時(shí)CPS數(shù)據(jù)運(yùn)算得到以μGy／h為單位的劑量率結(jié)果，主機(jī)會(huì)檢測(cè)連續(xù)的數(shù)次測(cè)量結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的變化趨勢(shì)是從小于1200 μGy／h變到大于1 200μGy／h時(shí)，主機(jī)發(fā)送命令給從機(jī)，讓從機(jī)對(duì)高量程GM測(cè)量計(jì)數(shù)值；當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的變化趨勢(shì)是大于800 μGy／h變到小于800μGy／h時(shí)，主機(jī)發(fā)送命令給從機(jī)，讓從機(jī)對(duì)低量程GM測(cè)量計(jì)數(shù)。這樣高低量程GM管測(cè)量切換分別發(fā)生在800μGy／h和1 200μGy／h兩個(gè)位置，從而避免了在單一位置實(shí)施切換時(shí)容易發(fā)生振鈴，頻繁切換高低量程的情況出現(xiàn)。
當(dāng)出現(xiàn)大劑量輻射時(shí)低量程GM管的高壓應(yīng)當(dāng)關(guān)斷，停止工作，以避免損傷低量程GM管，再加上為了節(jié)省電池電能，探頭有必要對(duì)耗電的高壓產(chǎn)生電路實(shí)施控制。主機(jī)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果小于800μGy／h時(shí)關(guān)斷高量程GM管的高壓、打開(kāi)低量程GM管的高壓，大于1 200μGy／h時(shí)關(guān)斷低量程GM管的高壓、打開(kāi)高量程GM管的高壓，大于800 μGy／h小于1 200 μGy／h時(shí)同時(shí)打開(kāi)高低量程GM管的高壓。高低量程GM管高壓打開(kāi)、關(guān)斷控制切換圖如圖6所。
為了避免開(kāi)機(jī)時(shí)，大劑量輻射損傷低量程GM管，開(kāi)機(jī)時(shí)探頭給高量程GM管加高壓，關(guān)斷低量程GM管高壓，測(cè)量從高通道GM開(kāi)始。探頭的單片機(jī)SM89C52根據(jù)主機(jī)的命令來(lái)決定是否對(duì)于高低量程GM管加高壓。
4 聲光報(bào)警
由于射線的危險(xiǎn)性，當(dāng)環(huán)境的射線劑量大于一定值時(shí)，儀器需要給用戶提示，提醒用戶注意。用戶可以設(shè)定儀器的報(bào)警閾值。當(dāng)主機(jī)判別劑量值大于用戶設(shè)定的閾值時(shí)，主機(jī)在液晶屏幕上顯示"超過(guò)閾值"的報(bào)警提示，并且響起蜂鳴器。
主機(jī)在發(fā)現(xiàn)跟探頭通訊失敗后也需要報(bào)警提示用戶去檢查線路和探頭。
5 結(jié) 語(yǔ)
環(huán)境γ劑量率測(cè)量?jī)x研制成功，經(jīng)校準(zhǔn)后交付給用戶，用戶反映良好。本儀器主要用來(lái)對(duì)γ射線進(jìn)行劑量率的測(cè)量并報(bào)警，也可應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損探傷、醫(yī)院γ刀治療、同位素應(yīng)用、γ輻照、醫(yī)院X射線診斷、鈷治療、核電站等放射性場(chǎng)所，提醒工作人員放射源或射線裝置已處于工作或泄漏狀態(tài)，從而保護(hù)工作人員的安全。
評(píng)論