CN1041233A - 辐射检测训练装置 - Google Patents

Abstract

该装置利用磁体去模拟电离辐射源，以及一个检测器响应于该磁体的极性，磁场强度和磁场梯度。

Description

本发明涉及用来训练检测诸如α，β和γ射线电离辐射人员的辐射检测训练装置。

需要有一种用来训练检测电离辐射的装置以及一旦当检测出一辐射源后采取净化措施。

通常这种训练是使用一种包含有若干电离辐射源的装置进行的，例如包含有短搁置寿命（Short-half-Life）的γ射线放射体，这种辐射源分散在一搜索的区域或净化人员的衣著上，并且一检测器当作由辐射源放射的辐射，这辐射源是由训练人员所寻找的辐射源。

这种已知的装置存在的缺点是该装置中包含了实际的电离辐射源，这对在训练中清除人员的辐射污染是特别不希望的。再者，在空气中，γ射线辐射比α射线辐射的分布区域要广的多，使得γ射线辐射较易检测，因此，相对于α射线辐射的检测，采用常规的γ射线会给受训人员一个与实际检测结果不符的结论。这种已知装置的另外的缺点是，所使用的电离辐射源的费用是大的，这不仅是由于该辐射源本身的成本费用，还由于要采取必要的安全措施而带来的间接成本费用，以及在训练之后要用一定的必要时间去完成净化处理。

根据本发明，提供了一种用于训练检测电离辐射源人员的装置，该装置包含了若干磁体模拟电离辐射源以及一个响应于这些磁体的磁场检测器，以给出这些磁体的任何一个磁体的检测指示。

本发明提供了一种用来训练检测电离辐射和净化措施人员的装置，该装置克服了若干危险。困难和使用实际的辐射源带来的费用问题。

该检测器可响应于被检测磁体的磁场强度和/或极性和/或梯度。

更可取的是，这些磁体是永久磁体，这种永久磁体可以有一屏蔽材料的镀层，这一镀层是作为限制所需磁体磁场的过滤器，另外，这种磁体可以是磁体，在这种情况下，每一个电磁体具有一个通有振荡电流的线圈，该磁场的强度是由调整振荡电流的频率控制来实现的。

还会了解到，除了常规的永久磁铁或电磁体之外，任何形式的磁体都可以被使用，例如由磁性液体、粉末或颗粒所构成的磁体，也可能是排列的形式。

该检测器可包括有一个或多个霍尔（Hall）效应器件，该器件依据一个被检测的磁体的磁场参数而给出一输出信号，该输出信号可用来驱动一表头或数字输出器件和/或借助检测器来激励给出一音频输出的扬声器以及一常规的盖革（Geiger）或闪烁计数器形式。因此，使用本发明的装置培训人员是非常现实的。

本发明将参考附图以实施例的方式来描述在附图中：

附图1是和一个相关的磁体在一起的本发明装置的检测器示意图：

附图2是本发明装置的方框图。

所述的装置包括有多个用作电离辐射源激励的永久磁体1（图中只示了一个磁体）以及用作检测磁体1的磁场的存在，极性和磁场梯度的一个霍尔效应检测器2。

为了使用，该磁体1被配置在一区域内以消除其“污染”，该检测器1用于检测搜索区域或衣着的磁体。

根据检测的多个不同强度的每一个磁体的三个确定的参数，该装置可以给出一个关于被使用的磁体强度范围相对宽的动态范围。

为了简单起见，假定两个使用的磁体的强度比为m∶1。这两个磁体可用于模拟4个十进制数的源强度。显然，还可以使用三个或多个不同强度的磁体去模拟大数量的源强度和/或一个较宽的动态范围。

北极和南极的检测可以有不同的解积，例如，在其它条件相等时一个北极引起的一个检测器的输出比由等值的南极引起的检测器的输出要大一百倍，另外，还可以确定一个被检测磁体的磁场的梯度。

为了测量这些变量，用检测磁体的instrinsic强度和它与该检测器的距离这两个等式为一组的方程式即可得到解决。

假定来自一检测器磁体的轴向磁场是一理想的偶极轴向磁场。则

Bz＝K/Z³

由这两个等式可以求出K和Z：

Z＝-3·Bz/（

Bz/ z）

K＝-27·B⁴z/（ Bz/

Z）³

现在假定两个磁体的强度比为m∶1被用来表示检测器的输出比为10∶1。其指数由下式确定：

m^α＝10（＝＞α＝1/log10^m）

假定f（z）表示磁场强度与检测器输出的函数，对于一个磁体的北极的强度K＝1。P表示磁体极性的整数，对于北极为+1，对于南极为-1。则我们可以写出一个检测器输出的一般情况的表达式：

输出＝K^αf（Z）×10^P-1

在有两个磁体和两个极性的情况下，我们可以用从0.001到10、0的数来标度f（z），包含了四个十进制源强度。

在实施这种算法中还有一些复杂和近似的情况。

Bz是在两个特定点上测到的值相减的值，称这两个值为Bf和Bb，用Bz来代替 Bz/

z的本地测量。

输出 ＝ (Bf^4α)/((Bf - Bb)^3α) f′ ((Bf))/((Bf - Bb)) ×10^{P - 1}…（1）

其第一项是K的近似值，对于一个给定的磁体并非是常数。但是，对于一个给定的磁体检测器间隔，它保持了重要的参数，比值 (Bf)/(Bf-Bb) 是常数，并且该输出与B^α _f成正比，也即与K^α成正比。

等式（1）可以简化为：

输出＝B^a _fg′ (Bf)/(（Bf-Bb）) ×10^p-1

这里g′（X）＝X^3αf′（α）

现在参见附图中的图1，图1示出了该检测器2包括有两块霍尔效应器件5的平面阵列3和4，这两块平面阵列由隔块元件6相隔开，并保持平行关系。阵列3和4的每块都有一电源供电。阵列3或4的每一阵列中，器件5的总的输出分别送至比较器7和8，在比较器7和8中与一个输入参考电压9相比较。比较器7和8的输出为V_b和V_f，它表明了一个被检测的磁体1的强度，并且可以被进行处理以得到通过阵列3和4之间的空间的磁体1的磁场梯度。而且，比较器8的输出加到一个极性检测器10，极性检测器10的输出表明了一个被检测的磁体1的极性。

因此，这样得到的三个输出可以用上面所讨论的方法进行处理以提供一个输出信号，用以驱动一个视觉的和/或音响的信号输出器件，如像上面已讨论的，一个磁体的检测及被检测的磁体所比较的强度可被送至该装置的用户。

更可取的是该检测器是使用常规的盖革或闪光计数器的形式，由这种计数器给出的指示与视觉的和/或音响的指示器给出的指示是相似的，因此使用该装置模拟使用这种计数器很有可能。

现在参见附图中的图2，这里示出了一个磁体1和检测装置2，如像图1中所表示的。检测装置2的输出被送至微处理器11以便进行如上面所讨论的处理，微处理器11提供第一个输出去驱动一表头12，第二个输出通过一个音频放大器13去驱动一扬声器14。

虽然在上面所述的装置中叙述了上面的检测器，该检测器包括有两块相隔开的霍尔效应器件的平面阵列，但当仍然检测出模拟电离辐射源4个不同强度时，利用一个单一平面阵列是可能的。用这种装置，接收霍尔效应器件阵列输出的处理电路系统，将用来检测在该阵列中任何地方被检测的两个极性的最大磁场强度。就上述装置而言，为了检测两个最弱的区域，这种单一阵列的检测器带有由单一北极和南极磁体所构成的模拟源。同时为了检测两个最强的区域，每一个辐射源由一个带有一个或多个与主磁体极性相反的相邻辅助磁体的主磁体所构成。当检测器检测一个适用于两个最强区域中的一个区域的模拟源时，该处理电路系统检测该被检测的场强度是否高于一个指示被检测的带有一个或多个相邻辅助磁体的主磁体的门限，也就是说，被检测的辐射源是否是一个“强”源，并且根据该主磁体的极性在两个强源之间进行识别。因此，这种装置仅仅使用一个单一的霍尔效应器件平面阵列就可以在四个不同的模拟辐射源之间进行识别。

Claims (20)

1、一种在检测电离辐射中用来训练人员的装置，包括有若干个模拟电离辐射源的磁体，和一个响应于该磁体的磁场，以给出这些磁体的任何一个检测指示的检测器。

2、根据权利要求1所述的装置，其中该检测器响应于这些磁体的磁场强度。

3、根据权利要求1或2所述的装置，其中该检测器响应于这些磁体的磁场极性。

4、根据权利要求1或2或3所述的装置，其中该检测器是响应于这些磁体的磁场梯度。

5、根据上述任何权利要求所述的装置，其中的这些磁体是永久磁体。

6、根据权利要求5所述的装置，其中的一个或多个永久磁铁具有一屏蔽材料的镀层，用作限制该磁体的磁场的一个过滤器。

7、根据权利要求1至4中的任一个权利要求所述的装置。其中的磁体是电磁体。

8、根据权利要求7所述的装置，其中的每个电磁体包括有一个通有振荡电流的线圈，用控制该振荡电流的频率来产生该磁场的强度。

9、根据上述任何权利要求所述的装置，其中该检测器包括一个或多个给出取决于一个被检测磁体的磁场参数的输出信号的霍尔效应器件。

10、根据权利要求9所述的装置，其中该检测器仅包括一个单一的霍尔效应器件的平面阵列，至少包括有多个磁体的一个模拟电离辐射源。

11、根据权利要求10所述的装置，包括有四个模拟电离辐射源。这四个源包括四个极性相反的单个磁体和具有分别带有一个或多个相邻辅助磁体且极性相反的主磁体的两个复杂磁体。

12、根据权利要求9所述的装置，其中的检测器包括两个平行隔离的霍尔效应器件的平面阵列，该阵列的输出被进行处理以提供取决于一个被检测磁体的磁场参量的输出信号。

13、根据权利要求12所述的装置，其中这两阵列的输出被加到各自的比较器中，在比较器中，它们与一参数进行比较，比较器的输出被处理产生一个被检测磁体的强度和磁场梯度的指示。

14、根据权利要求13所述的装置，其中比较器中的一个的输出被加到一个极性检测器，极性检测器产生一输出信号指示被检测磁体的极性，来自极性检测器的输出信号与比较器的输出一起被处理，以产生取决于被检测磁体的磁场参量的输出信号。

15、根据上述任何权利要求所述的装置，其中的检测器给出一个可视的指示。

16、根据权利要求15所述的装置，其中的可视的指示由一个表头来提供。

17、根据权利要求15所述的装置，其中的可视的指示为数字。

18、根据上述任何权利要求所述的装置，其中的指示器给出一个音响指示。

19、根据权利要求1所述的装置，在此之前所描述的内容参见附图。

20、一种在检测电离辐射源中的训练人员的方法，包括搜索一个或多个磁体在一个区域上的分布，在训练中的一个人员使用一个响应于该磁体或磁体组的磁场参量的检测器去检测该磁体或磁体组。

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