CN106405613A - 一种瞬态辐射剂量仪及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瞬态辐射剂量仪，包括带有有机闪烁体和光电倍增管的探头，探头设置于密闭箱体内部，密闭箱体内部设置依次连接的门控积分电路、模数转换电路和数字信号处理电路；光电倍增管和门控积分电路连接；数字信号处理电路的输出端穿出所述密闭箱体和设置于密闭箱体外的显示屏连接；密闭箱体内部还设置电源电路，电源电路分别与门控积分电路、模数转换电路、数字信号处理电路、显示屏和光电倍增管连接。本发明将有机闪烁体和光电倍增管结合，实现对纳秒及亚纳秒的短脉冲辐射剂量进行实时监测；将光电倍增管和门控积分电路、模数转换电路和数字信号处理电路、显示屏依次连接，可实时获得瞬态辐射剂量并通过显示屏显示出来。

Description

一种瞬态辐射剂量仪及其应用方法

技术领域

本发明涉及辐射测量领域，具体地讲，是涉及一种瞬态辐射剂量仪及其应用方法。

背景技术

自从一百多年前发现X射线以来，（国际原子能机构编著，王晓峰、周启甫等译，《辐射、人与环境》2006年），人们一直在探索有效的途径将辐射应用于生产、生活和医疗卫生领域，同时也在积极寻求辐射防护的技术措施，力求将辐射的危害降到最低。辐射剂量监测是辐射防护的基础和前提，联合国原子辐射效应科学委员会定期审查环境中使人群受到照射的天然及人工辐射的来源，以及这些来源引起的相关风险，并定期向联合国大会报告其研究成果。目前，公知的辐射剂量仪种类繁多，能量响应范围一般在30千电子伏到3兆电子伏，根据被测辐射剂量的差异和应用环境的不同，可以选择不同类型的辐射剂量仪。根据所选探测器的不同，辐射剂量仪主要有四种类型，分别基于电离室、碘化钠晶体、盖格-米勒计数管和热释光剂量片。其中前三种探测器将被探测的辐射转换成电流输出，输出电流再经处理转换成对应的辐射剂量；热释光剂量片是一种热释光材料，在受到致电离辐射照射后，产生电子和空穴，其中有一部分可以被陷阱所俘获处于亚稳态，随着辐射剂量增加，被缺陷俘获的被电离激发的电子和空穴数量增加，当材料被加热时，电子返回基态,伴随着的是能量的释放，其中一部分以可见光或紫外光的形式（热释光）释放，热释光强度与累积辐射剂量成正比。

但是，目前公知的传统辐射剂量仪均是对连续的辐射进行累计剂量监测的，累计的最短时间为若干毫秒，主要测量加速器产生的辐射或天然放射源累积的辐射剂量，无法实时监测瞬态辐射剂量。但核医学的研究表明，辐射剂量率高的瞬态辐射造成基因突变和基因缺陷的可能性更大。近年来，超短脉冲激光技术发展迅速，超短脉冲激光与物质相互作用实验会产生脉冲极短的瞬态辐射，通常脉冲宽度为数纳秒，总剂量不大，但由于脉冲宽度很窄，使得辐射剂量率很高，对生物组织的损害更为严重。现有传统的辐射剂量仪均无法对纳秒尺度的短脉冲瞬态辐射剂量进行实时监测，并且无法实时显示监测结果。

发明内容

为克服现有技术中的上述问题，本发明提供设计巧妙、结构简单的瞬态辐射剂量仪及其应用方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种瞬态辐射剂量仪，包括带有有机闪烁体和光电倍增管的探头，所述探头设置于密闭箱体内部，所述密闭箱体内部还设置依次连接的门控积分电路、模数转换电路和数字信号处理电路；所述光电倍增管和所述门控积分电路连接；所述数字信号处理电路的输出端穿出所述密闭箱体和设置于密闭箱体外的显示屏连接；所述密闭箱体内部还设置电源电路，所述电源电路分别与门控积分电路、模数转换电路、数字信号处理电路、显示屏和光电倍增管连接。所述探头还包括金属外壳和圆形石英玻璃；所述有机闪烁体置于金属外壳内部；所述金属外壳一端面设置有以圆形石英玻璃密封的圆形窗口，另一端面固定在所述密闭箱体内部一侧面；所述光电倍增管呈圆柱状，其光电阴极通过圆形石英玻璃和所述有机闪烁体耦合。

具体地，所述有机闪烁体和金属外壳均呈圆柱状，所述金属外壳紧密包裹住所述有机闪烁体。

作为优选，所述有机闪烁体为液体闪烁体或塑料闪烁体；所述金属外壳为铝制壳体。

具体地，所述光电倍增管的柱状表面设置有屏蔽电磁场的屏蔽层。

基于上述瞬态辐射剂量仪的应用方法，包括如下步骤：

（1）利用有机闪烁体对超短脉冲辐射快速响应生成微弱光信号，响应时间为1~5纳秒；

（2）利用光电倍增管的光电阴极采集所述响应的微弱光信号，并转换为电信号；

（3）将所述电信号通过门控积分电路积分后发送给模数转换电路转换为数字信号；所述数字信号通过数字信号处理电路处理后发送给显示屏显示。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明利用有机闪烁体和光电倍增管的结合，实现对纳秒及亚纳秒的短脉冲辐射剂量进行实时监测；通过设置在光电倍增管表面的屏蔽层屏蔽电磁干扰，提高光电倍增管的稳定性；光电倍增管通过圆形石英玻璃与有机闪烁体耦合提高了采集微弱光信号的能力。

（2）本发明将光电倍增管和门控积分电路、模数转换电路和数字信号处理电路、显示屏依次连接，可实时获得瞬态辐射剂量并通过显示屏显示出来。

附图说明

图1为本发明逻辑示意图。

图2为本发明的实体结构示意图。

附图说明：1—金属外壳，2—有机闪烁体，3—圆形石英玻璃，4—光电倍增管，5—门控积分电路，6—模数转换电路，7—数字信号处理电路，8—显示屏，9—密闭箱体，10—圆形窗口，11—电路板，12—屏蔽层，13—电源电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1和图2所示，该瞬态辐射剂量仪，包括带有有机闪烁体2和光电倍增管4的探头，所述探头设置于密闭箱体9内部，所述密闭箱体9内部还设置依次连接的门控积分电路5、模数转换电路6和数字信号处理电路7；所述光电倍增管4和所述门控积分电路5连接；所述数字信号处理电路7的输出端穿出所述密闭箱体9和设置于密闭箱体9外的显示屏8连接；所述密闭箱体9内部还设置电源电路13，所述电源电路13分别与门控积分电路5、模数转换电路6、数字信号处理电路7、显示屏8和光电倍增管4连接。所述探头还包括金属外壳1和圆形石英玻璃3；所述有机闪烁体2置于金属外壳1内部；所述金属外壳1一端面设置有以圆形石英玻璃3密封的圆形窗口10，另一端面固定在所述密闭箱体9内部一侧面；所述光电倍增管4呈圆柱状，其光电阴极通过圆形石英玻璃3和所述有机闪烁体2耦合。所述门控积分电路5、模数转换电路6、电源电路13和数字信号处理电路7设置于所述电路板11上；所述数字信号处理电路7的输出端通过设置在密闭箱体9侧面的电路接口连接设置在密闭箱体外侧面的显示屏8；所述数字信号处理电路7与所述显示屏8建立电连接。

具体地，所述有机闪烁体2和金属外壳1均呈圆柱状，所述金属外壳1紧密包裹住所述有机闪烁体2。

作为优选，所述有机闪烁体2为液体闪烁体或塑料闪烁体；所述金属外壳1为铝制壳体。

具体地，所述光电倍增管4的柱状表面设置有屏蔽电磁场的屏蔽层12。

基于上述瞬态辐射剂量仪的应用方法，包括如下步骤：

（1）利用有机闪烁体2对超短脉冲辐射快速响应生成微弱光信号，响应时间为1~5纳秒；

（2）利用光电倍增管4的光电阴极采集所述响应的微弱光信号，并转换为电信号；

（3）将所述电信号通过门控积分电路5积分后发送给模数转换电路6转换为数字信号；所述数字信号通过数字信号处理电路7处理后发送给显示屏8显示。

所述显示屏8显示出被测超短波辐射的辐射剂量值。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种瞬态辐射剂量仪，包括带有有机闪烁体和光电倍增管的探头，其特征在于，所述探头设置于密闭箱体内部，所述密闭箱体内部还设置依次连接的门控积分电路、模数转换电路和数字信号处理电路；所述光电倍增管和所述门控积分电路连接；所述数字信号处理电路的输出端穿出所述密闭箱体和设置于密闭箱体外的显示屏连接；所述密闭箱体内部还设置电源电路，所述电源电路分别与门控积分电路、模数转换电路、数字信号处理电路、显示屏和光电倍增管连接；

所述探头还包括金属外壳和圆形石英玻璃；所述有机闪烁体置于金属外壳内部；所述金属外壳一端面设置有以圆形石英玻璃密封的圆形窗口，另一端面固定在所述密闭箱体内部一侧面；所述光电倍增管呈圆柱状，其光电阴极通过圆形石英玻璃和所述有机闪烁体耦合。

2.根据权利要求1所述的一种瞬态辐射剂量仪，其特征在于，所述有机闪烁体和金属外壳均呈圆柱状，所述金属外壳紧密包裹住所述有机闪烁体。

3.根据权利要求2所述的一种瞬态辐射剂量仪，其特征在于，所述有机闪烁体为液体闪烁体或塑料闪烁体；所述金属外壳为铝制壳体。

4.根据权利要求3所述的一种瞬态辐射剂量仪，其特征在于，所述光电倍增管的柱状表面设置有屏蔽电磁场的屏蔽层。

5.如权利要求1~4所述一种瞬态辐射剂量仪的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用有机闪烁体对超短脉冲辐射快速响应生成微弱光信号，响应时间为1~5纳秒；

（2）利用光电倍增管的光电阴极采集所述响应的微弱光信号，并转换为电信号；

（3）将所述电信号通过门控积分电路积分后发送给模数转换电路转换为数字信号；所述数字信号通过数字信号处理电路处理后发送给显示屏显示。