RU2061244C1

RU2061244C1 - Dosimeter-radiometer of ionizing radiation

Info

Publication number: RU2061244C1
Application number: RU93053364A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Хлынов; В.И. Астахов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Малое предприятие Фирма "КЭФП"
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: production of pocket dosimeters-radiometers. SUBSTANCE: device has γ radiation transducer and serial circuit, which has solid-phase semiconductor detector, preliminary amplifier, unit for generation of amplitude-frequency response, amplifier having variable gain, which is controlled by microprocessor through level generator, and comparator. EFFECT: increased precision, separate measurement of characteristics of a=, β= and g radiation for common radiation background. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к дозиметрии, и может быть использовано при производстве карманных дозиметров-радиометров ионизирующего излучения. The invention relates to measuring equipment, in particular to dosimetry, and can be used in the manufacture of pocket dosimeters-radiometers of ionizing radiation.

Известен дозиметр [1] содержащий последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый датчик, предварительный усилитель, пиковый усилитель, компаратор, интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, и устройство измерения. A known dosimeter [1] comprising a solid-state solid-state semiconductor sensor, a preamplifier, a peak amplifier, a comparator, an integrator, the output of which is connected to one of the inputs of the comparator, and a measurement device.

Известный дозиметр позволяет проводить измерения радиоактивности в широком диапазоне доз (вплоть до 1000 R/h). Однако, при этом он не обеспечивает приемлемой точности особенно при измерении малых доз, и кроме того, он работает как простой счетчик γ -частиц. Его конструкция не позволяет проводить селективную оценку уровня ионизирующего излучения по видам ионизирующих частиц. The well-known dosimeter allows you to measure radioactivity in a wide range of doses (up to 1000 R / h). However, it does not provide acceptable accuracy, especially when measuring small doses, and in addition, it works as a simple counter for γ particles. Its design does not allow a selective assessment of the level of ionizing radiation by type of ionizing particles.

Наиболее близким к заявляемому является карманный дозиметр [2] включающий конвертор ионизирующего излучения и последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый детектор, предварительный усилитель, линейный усилитель, дискриминатор, счетчик, компаратор и микропроцессор с памятью. Closest to the claimed is a pocket dosimeter [2] including an ionizing radiation converter and series-connected solid-state semiconductor detector, pre-amplifier, linear amplifier, discriminator, counter, comparator and microprocessor with memory.

Данный дозиметр позволяет проводить как измерение полной дозы облучения, так и мощность дозы. Применение конвертора для выравнивания кривой энергетической чувствительности к γ -излучению и микропроцессора с вводимыми в него калибровочными данными хотя и позволяет несколько снизить погрешность измерения по сравнению с дозиметром US 4767929, но, тем не менее, достигнутой точности недостаточно для достоверного измерения дозы излучения, кроме того, конструкция этого дозиметра также не позволяет проводить селективную оценку уровня ионизирующего излучения по различным видам ионизирующих частиц. This dosimeter allows both the measurement of the total radiation dose and the dose rate. The use of a converter for aligning the energy sensitivity curve to γ radiation and a microprocessor with calibration data entered into it, although it can slightly reduce the measurement error compared to the US 4767929 dosimeter, nevertheless, the achieved accuracy is not enough for reliable measurement of the radiation dose, in addition The design of this dosimeter also does not allow a selective assessment of the level of ionizing radiation for various types of ionizing particles.

Целью изобретения является повышение точности измерения дозы γ -излучения и обеспечение возможности селективной оценки уровня ионизирующего излучения по видам ионизирующих частиц. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the dose of γ-radiation and the possibility of selective assessment of the level of ionizing radiation by type of ionizing particles.

Цель достигается путем увеличения отношения сигнал/шум, введением блока формирования амплитудно-частотной характеристики, усилителя с переменным коэффициентом усиления и блока преобразования уровней. The goal is achieved by increasing the signal-to-noise ratio, by introducing an amplitude-frequency response generating unit, a variable gain amplifier and a level conversion unit.

Заявляемый дозиметр-радиометр ионизирующего излучения, включающий конвертор γ -излучения и последовательно соединенные твердотельный полупроводниковый детектор, предварительный усилитель, компаратор и микропроцессор с памятью, содержит блок формирования амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), усилитель с переменным коэффициентом усиления и блок преобразования уровней, причем один из входов усилителя с переменным коэффициентом усиления подключен к выходу блока формирования АЧХ, а выход к входу компаратора, второй вход усилителя с переменным коэффициентом усиления подключен к одному из выходов блока преобразования уровней, первый вход блока преобразования уровней соединен с выходом компаратора, второй вход с одним из выходов микропроцессора, а второй выход с входом микропроцессора. The inventive dosimeter-radiometer of ionizing radiation, comprising a γ-radiation converter and a series-connected solid-state semiconductor detector, a pre-amplifier, a comparator and a microprocessor with memory, contains an amplitude-frequency characteristic (AFC) generating unit, a variable gain amplifier and a level conversion unit, one of the inputs of the amplifier with a variable gain is connected to the output of the block forming the frequency response, and the output to the input of the comparator, the second input of the amplifier with a variable gain is connected to one of the outputs of the level conversion unit, the first input of the level conversion unit is connected to the output of the comparator, the second input with one of the outputs of the microprocessor, and the second output with the input of the microprocessor.

Заявляемый дозиметр, снабженный блоками формирования АЧХ и преобразования уровней, а также усилителем с переменным коэффициентом усиления, который, управляясь от микропроцессора, обеспечивает возможность изменения коэффициента усиления в зависимости от типа измерения, позволяет примерно на 5% уменьшить погрешность измерения дозы, а также проводить отдельно измерение дозы по γ -излучению и селективно измерять плотность потоков α и β -частиц на общем фоне излучения. А это очень существенно при оценке дозы облучения, полученной человеком. Кроме того, возможность регистрации α-частиц на общем фоне ионизирующего излучения позволяет решать такие задачи, как обнаружение радона в воздухе помещения, плутония в составе прочих радиоактивных источников и ряд других. The inventive dosimeter, equipped with frequency response shaping and level conversion units, as well as an amplifier with a variable gain, which, controlled by a microprocessor, provides the ability to change the gain depending on the type of measurement, can reduce the dose measurement error by about 5%, and also carry out separately dose measurement by γ radiation and selectively measure the flux density of α and β particles against a general background of radiation. And this is very important when assessing the dose of radiation received by a person. In addition, the possibility of detecting α particles against the general background of ionizing radiation allows us to solve problems such as the detection of radon in indoor air, plutonium in other radioactive sources, and a number of others.

На фиг. 1 приведена блок-схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого дозиметра-радиометра; на фиг. 2 блок-схема алгоритма работы микропроцессора. In FIG. 1 shows a block diagram of one of the possible embodiments of the inventive dosimeter-radiometer; in FIG. 2 block diagram of the microprocessor algorithm.

Дозиметр-радиометр ионизирующего излучения содержит конвертор 1 излучения, представляющий собой, например, пластину из стали толщиной 0,6 мм, последовательно соединенные кремниевый детектор 2, предварительный усилитель 3, блок 4 формирования АЧХ, который может быть выполнен как усилитель 5 с переменным коэффициентом усиления, один из входов которого подключен к выходу блока формирования АЧХ, а выход к входу компаратора 6, второй вход усилителя 5 соединен с одним из выходов блока 7 преобразования уровней, первый вход которого подключен к выходу компаратора, второй вход к одному из выходов микропроцессора, а второй выход к входу микропроцессора 8. The ionizing radiation dosimeter-radiometer comprises a radiation converter 1, which is, for example, a 0.6 mm thick steel plate, a silicon detector 2 connected in series, a preamplifier 3, an AFC forming unit 4, which can be made as an amplifier 5 with a variable gain , one of the inputs of which is connected to the output of the frequency response unit, and the output to the input of the comparator 6, the second input of the amplifier 5 is connected to one of the outputs of the level conversion unit 7, the first input of which is connected to the output at the comparator, the second input to one of the outputs of the microprocessor, and the second output to the input of the microprocessor 8.

Заявляемый дозиметр-радиометр работает следующим образом. The inventive dosimeter-radiometer works as follows.

В зависимости от вида измерения поток ионизирующего излучения либо проходит через конвертор, либо непосредственно воздействует на детектор. В результате этого в детекторе формируется импульс тока, который затем усиливается предварительным усилителем и поступает на вход блока формирования АЧХ, формирующего оптимальную форму передаточной кривой. После этого сигнал поступает на вход усилителя с переменным коэффициентом усиления, который через блок преобразования уровней управляется микропроцессором, далее сигнал через компаратор поступает в микропроцессор, где и происходит вычисление параметров излучения. Вычисленные параметры могут затем быть отражены на индикаторе, либо введены в память ЭВМ для набора информации об индивидуальной дозе облучения. Depending on the type of measurement, the ionizing radiation flux either passes through the converter or directly affects the detector. As a result of this, a current pulse is generated in the detector, which is then amplified by a preliminary amplifier and fed to the input of the frequency response forming unit, which forms the optimal shape of the transfer curve. After that, the signal is fed to the input of an amplifier with a variable gain, which is controlled by a microprocessor through a level conversion unit, then the signal is transmitted through a comparator to a microprocessor, where the radiation parameters are calculated. The calculated parameters can then be reflected on the indicator, or entered into the computer memory to collect information about an individual radiation dose.

В режиме γ -дозиметра конвертор полностью закрывает детектор и тем самым отсекает воздействие α и β частиц. Применение конвертора позволяет уменьшить нелинейность вероятности регистрации γ-частиц в пределах диапазона измерения (50 кэВ 3 МэВ), которая не превышала ±25% по отношению к середине диапазона (Со₆₀ 1,22 МэВ). Микропроцессор включает через блок преобразования уровней максимальный коэффициент усиления, равный, например, 100, усилителя с переменным коэффициентом усиления и формулу расчета дозы и мощности дозы.In the γ-dosimeter mode, the converter completely closes the detector and thereby cuts off the effect of α and β particles. The use of the converter allows one to reduce the nonlinearity of the probability of detecting γ particles within the measurement range (50 keV 3 MeV), which did not exceed ± 25% with respect to the middle of the range (Co ₆₀ 1.22 MeV). The microprocessor includes, through the level conversion unit, a maximum gain equal to, for example, 100, an amplifier with a variable gain and a formula for calculating the dose and dose rate.

В режиме счетчика ионизирующих частиц, конвертор полностью открывает детектор. Последний регистрирует все виды ионизирующего излучения. Микропроцессор через блок преобразования уровней устанавливает максимальный коэффициент усиления усилителя 5 и записывает в память каждый поступивший от компаратора импульс. In ionizing particle counter mode, the converter fully opens the detector. The latter registers all types of ionizing radiation. The microprocessor through the level conversion unit sets the maximum gain of the amplifier 5 and writes to the memory each pulse received from the comparator.

В режиме счетчика α -частиц детектор также полностью открыт, микропроцессор через блок преобразования уровней устанавливает для усилителя 5 минимальный коэффициент усиления, например, равный 1. Это позволяет компаратору регистрировать сигналы только от α -частиц. In the α-particle counter mode, the detector is also fully open, the microprocessor through the level conversion unit sets the minimum gain for amplifier 5, for example, equal to 1. This allows the comparator to register signals from α-particles only.

Использование заявляемого изобретения позволит создавать карманные дозиметры-радиометры α β и γ -излучения, как профессиональные, так и широкого потребления с параметрами, удовлетворяющими мировым стандартам, и со свойствами, не реализованными ни в одном из известных дозиметров, а именно, раздельное измерение параметров α β и γ-излучений на общем фоне. Практическая реализация изобретения возможна на основе стандартных приборов и традиционных технологий. The use of the claimed invention will allow to create pocket dosimeters-radiometers α β and γ-radiation, both professional and consumer, with parameters that meet international standards, and with properties not implemented in any of the known dosimeters, namely, a separate measurement of the parameters α β and γ radiation against the general background. The practical implementation of the invention is possible on the basis of standard devices and traditional technologies.

Claims

An ionizing radiation dosimeter-radiometer comprising a radiation converter and a solid-state semiconductor detector connected to the input of a pre-amplifier, as well as a comparator and a microprocessor with memory, characterized in that a level conversion unit, an amplifier with a variable gain and an amplitude-generating unit are introduced into it frequency response, the input of which is connected to the output of the pre-amplifier, and the output to the first input of the amplifier with a variable gain, the second the input of which is connected to the first output of the leveling unit, and the output through a comparator with the first input of the leveling unit, the second input and output of which are connected respectively to the output and input of the microprocessor with memory.