CN108196295B - 人体体表放射性沾染快速定位测量装置 - Google Patents

人体体表放射性沾染快速定位测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及人体体表放射性沾染快速定位测量装置，包括：主晶体和副晶体；副晶体，套在主晶体的外部；光导，一端位于主晶体和副晶体的端部，另一端位于光电倍增管的端部；铅屏蔽层，套在副晶体的外部；光电倍增管，用于将光导送来的弱光信号转化为电信号；磁屏蔽层，套在光电倍增管的外部；外罩，套在铅屏蔽层和磁屏蔽层的外部；放大电路分两路分别送给总道甄别电路和峰位检测电路，再接入反符合电路；反符合电路输出的主晶体信号U2与总道甄别电路输出的总计数信号U1分别送控制器；控制器通过计算确定放射性沾染的位置。本发明快速定位测量人体体表放射性沾染，防止干扰，可快速联动智能化多功能除放射性沾染仪，实现即查即除，提高洗消效率。

Description

人体体表放射性沾染快速定位测量装置
技术领域
本发明涉及表面放射性沾染测量领域，特别是人体体表放射性沾染快速定位测量装置。
背景技术
人体体表放射性沾染快速定位测量其本质上是表面污染测量，从而实现污染部位的快速定位。由于γ射线穿透力强、射程远，容易干扰检测，常规表面污染γ探测器无法分辨出γ射线来自哪个方向，所以无法对沾染部位进行准确定位。现有的表面污染测量装置，基本上都是针对α、β放射性核素污染的测量。α、β粒子射程短、穿透能力弱，测量窗口必须用云母或微米厚度级别的铝膜，才能让α、β粒子进入探测器，测量时还需贴紧待测物体表面。基于这些限制，α、β表面污染测量装置无法实现防尘防水。且较远距离的表面污染测量时，α射线探测效率极低。
发明内容
本发明的目的是提供一种定位测量β、γ放射性核素人体体表沾染装置，能对人体体表放射性沾染进行快速定位，为后续的洗消过程提供更为有效参照，提高去除放射性沾染的效率。
人体体表放射性沾染快速定位测量装置，包括：
主晶体；
副晶体，套在主晶体的外部；所述主晶体和副晶体的光衰减时间不同；
光导，一端位于主晶体和副晶体的端部，另一端位于光电倍增管的端部；
铅屏蔽层，套在副晶体的外部；
光电倍增管，用于将光导送来的弱光信号转化为电信号，所述弱光信号由主晶体和副晶体受到射线辐射产生；
磁屏蔽层，套在光电倍增管的外部；
外罩，套在铅屏蔽层和磁屏蔽层的外部；
放大电路，用于将光电倍增管的电信号进行放大生成放大信号，分两路分别送给总道甄别电路和峰位检测电路；
所述总道甄别电路的输出信号与峰位检测电路的输出信号接入反符合电路；
所述反符合电路输出的主晶体信号U2与总道甄别电路输出的总计数信号U1分别送控制器；
所述控制器，用于采集总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2的数量，通过移动主晶体和副晶体，主晶体脉冲信号U2在总计数脉冲信号U1中的比最高时,即为放射源的位置。
所述主晶体为圆柱体，副晶体为圆环体，光导为锥台体，所述锥台体的底部朝向主晶体和副晶体。
所述外罩包括下盖体、上盖体和顶盖，所述顶盖设有通过导线的通孔，通过螺纹配合同上盖体连接，所述下盖体和上盖体通过螺纹配合连接。
所述下盖体和上盖体为圆筒状，所述下盖体的直径大于上盖体的直径。
所述主晶体为塑料闪烁体，副晶体为CsI(T1)晶体。
所述光电倍增管和放大电路之间设有高压偏置电路。
所述光电倍增管的电信号U5in，连接放大电路中的放大器N1后转化为U5out。
所述放大电路的输出信号，一路经过总道甄别电路的比较器N2后转化为脉冲信号A，所述放大电路输出信号的另一路接峰位检测电路，分别经过L1、C2的延时和R9、R10的衰变后，由比较器N3转化为脉冲信号B。
所述脉冲信号A送入反符合电路的单稳态电路N4，脉冲信号B送入反符合电路的单稳态电路N5，所述单稳态电路N4的Q接口输出脉冲信号C，所述脉冲信号C连接反符合电路N5。
所述单稳态电路N4的
Figure BDA0001566664900000021
接口输出总计数脉冲信号U1，所述单稳态电路N5的
Figure BDA0001566664900000022
接口输出主晶体脉冲信号U2，即脉冲信号D。
所述高压偏置电路为光电倍增管的电信号串联十个以上电阻后接正高压，在靠近正高压、电阻之间的位置作为信号输出端，输出为U5in。
所述控制器分别连接LCD显示、RS232串口、编程接口。
所述光电倍增管的电信号U5in与电阻R1串联后接放大电路的放大器N1的第2脚，N1的第4脚连接-12V，N1的第7脚连接+12V，N1的第3脚连接到R2，R2另一端接地，R3分别接N1的第2脚与第6脚，N1的第6脚为放大器的输出U5out。
所述放大电路输出的U5out一路与电阻R4串联后接比较器N2的第2脚，N2的第4脚连接-12V，N2的第7脚连接+12V，N2的第1脚接地，N2的第3脚与电阻R5串联后接Vref(+5V～+12V)，N2的第6脚输出脉冲信号A。脉冲信号A接多谐振荡器N4的B脚，N4的A脚接地，N4的Cext/Rext脚分别接电容C3和R6，电容C3的另一端接地，R6的另一端分别接N4的RST脚和+5V，N4的Q脚输出脉冲信号C，N4的Q脚接口分别接单稳态电路N5的B脚和RST脚，N4的GND脚接地，N4的
Figure BDA0001566664900000031
脚输出总计数脉冲信号U1。放大电路输出的U5out另一路经电容C1耦合后分为两路，一路与电阻R7、电感L1、电阻R8串联后接比较器N3的第2脚，另一路与电阻R9、电阻R11串联后接比较器N3的第3脚，电阻R9和电阻R11之间接电阻R10后接地。N3的第4脚连接-12V，N3的第7脚连接+12V，N3的第1脚接地，N3的第6脚输出脉冲信号B，并接N5的A脚，N5的Cext/Rext脚和GND脚分别接地，N5的
Figure BDA0001566664900000032
脚输出脉冲信号D，即主晶体脉冲信号U2。
本发明人体体表放射性沾染快速定位测量装置，包括：主晶体和副晶体的光衰减时间不同；副晶体，套在主晶体的外部；光导，一端位于主晶体和副晶体的端部，另一端位于光电倍增管的端部；铅屏蔽层，套在副晶体的外部；光电倍增管，用于将光导送来的弱光信号转化为电信号，所述弱光信号由主晶体和副晶体受到射线辐射产生；磁屏蔽层，套在光电倍增管的外部；外罩，套在铅屏蔽层和磁屏蔽层的外部；放大电路，用于将光电倍增管的电信号进行放大生成放大信号，分两路分别送给总道甄别电路和峰位检测电路；总道甄别电路的输出信号与峰位检测电路的输出信号接入反符合电路；反符合电路输出的主晶体信号U2与总道甄别电路输出的总计数信号U1分别送控制器；控制器，用于采集总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2的数量，通过计算确定放射源的位置。对于非定向区域内的辐射，铅屏蔽层遮挡辐射较弱的辐射，穿透力较强的辐射会同时穿透主晶体和副晶体，因光衰减时间不同，产生主、副晶体复合电信号，定向区域内的辐射则直接产生主晶体电信号。信号经过光导，光电倍增管后，送入放大电路放大，由总道甄别电路和反符合电路区分后产生总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2，控制器将总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2进行运算，即可精确得出定向区域的位置。本发明快速定位测量人体体表放射性沾染，防止干扰，可快速联动多功能除放射性沾染仪，实现即查即除，提高洗消效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明电原理图；
图4为放大电路的连接关系图；
图5为控制器的连接关系图；
图6为总道甄别电路、峰位检测电路和反符合电路的电路图；
图7为原信号、衰减信号和延时信号的关系图；
图8为A、B、C、D、主晶体信号和副晶体信号对比图；
图中：1、主晶体，2、副晶体，3、光导，4、铅屏蔽层，5、光电倍增管，6、磁屏蔽层，7、外罩，8、放大电路，9、总道甄别电路，10、峰位检测电路，11、反符合电路，12、控制器，71、下盖体，72、上盖体，73、顶盖。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
人体体表放射性沾染快速定位测量装置，包括：主晶体1；副晶体2，套在主晶体1的外部；主晶体1和副晶体2的光衰减时间不同；光导3，一端位于主晶体1和副晶体2的端部，另一端位于光电倍增管5的端部；铅屏蔽层4，套在副晶体2的外部；光电倍增管5，用于将光导3送来的弱光信号转化为电信号，弱光信号由主晶体1和副晶体2受到射线辐射产生；磁屏蔽层6，套在光电倍增管5的外部；外罩7，套在铅屏蔽层4和磁屏蔽层6的外部；放大电路8，用于将光电倍增管5的电信号进行放大生成放大信号，分两路分别送给总道甄别电路9和峰位检测电路10；总道甄别电路9的输出信号与峰位检测电路10的输出信号接入反符合电路11；反符合电路11输出的主晶体信号U2与总道甄别电路9输出的总计数信号U1分别送控制器12；控制器12，用于采集总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2的数量，通过移动主晶体1和副晶体2，主晶体脉冲信号U2在总计数脉冲信号U1中的比最高时,即为放射源的位置。
主晶体1为圆柱体，副晶体2为圆环体，光导3为锥台体，锥台体的底部朝向主晶体1和副晶体2。外罩7包括下盖体71、上盖体72和顶盖73，顶盖73设有通过导线的通孔，通过螺纹配合同上盖体72连接，下盖体71和上盖体72通过螺纹配合连接。下盖体71和上盖体72为圆筒状，下盖体71的直径大于上盖体72的直径。主晶体1为塑料闪烁体，副晶体2为CsI(T1)晶体。
光电倍增管5和放大电路8之间设有高压偏置电路。光电倍增管5的电信号U5in，连接放大电路8中的放大器N1后转化为U5out。
放大电路8的输出信号，一路经过总道甄别电路9的比较器N2后转化为脉冲信号A，放大电路8输出信号的另一路接峰位检测电路10，分别经过L1、C2的延时和R9、R10的衰变后，由比较器N3转化为脉冲信号B。脉冲信号A送入反符合电路11的单稳态电路N4，脉冲信号B送入反符合电路11的单稳态电路N5，单稳态电路N4的Q接口输出脉冲信号C，脉冲信号C连接反符合电路N5。单稳态电路N4的
Figure BDA0001566664900000052
接口输出总计数脉冲信号U1，单稳态电路N5的
Figure BDA0001566664900000051
接口输出主晶体脉冲信号U2，即脉冲信号D。
辐射的射线照射在主晶体1和副晶体2时，分别产生光子，光子经过光导3的传输进入光电倍增管5，光电倍增管5将接受到的光子转化为电子输送给放大电路8。磁屏蔽层6保护光电倍增管5不受电磁干扰，外罩7防止光线进入放射性物质定向探测装置内部，并保护设备不受外界损伤。对于非定向区域内的辐射，铅屏蔽层4遮挡辐射较弱的辐射，穿透力较强的辐射会同时穿透主晶体1和副晶体2，因光衰减时间不同，产生主、副晶体复合电信号，定向区域内的辐射则直接产生主晶体电信号。信号经过光导3，光电倍增管5后，送入放大电路8放大，由总道甄别电路9和峰位检测电路10分别处理后，分别送入反符合电路11区分后产生总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2，控制器12将总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2进行运算，即可精确得出定向区域的位置。
光电倍增管5的电信号U5in与电阻R1串联后接放大电路8的放大器N1的第2脚，N1的第4脚连接-12V，N1的第7脚连接+12V，N1的第3脚连接到R2，R2另一端接地，R3分别接N1的第2脚与第6脚，N1的第6脚为放大器的输出U5out。
放大电路8输出的U5out一路与电阻R4串联后接比较器N2的第2脚，N2的第4脚连接-12V，N2的第7脚连接+12V，N2的第1脚接地，N2的第3脚与电阻R5串联后接Vref(+5V～+12V)，N2的第6脚输出脉冲信号A。脉冲信号A接多谐振荡器N4的B脚，N4的A脚接地，N4的Cext/Rext脚分别接电容C3和R6，电容C3的另一端接地，R6的另一端分别接N4的RST脚和+5V，N4的Q脚输出脉冲信号C，N4的Q脚接口分别接单稳态电路N5的B脚和RST脚，N4的GND脚接地，N4的
Figure BDA0001566664900000061
脚输出总计数脉冲信号U1。放大电路8输出的U5out另一路经电容C1耦合后分为两路，一路与电阻R7、电感L1、电阻R8串联后接比较器N3的第2脚，另一路与电阻R9、电阻R11串联后接比较器N3的第3脚，电阻R9和电阻R11之间接电阻R10后接地。N3的第4脚连接-12V，N3的第7脚连接+12V，N3的第1脚接地，N3的第6脚输出脉冲信号B，并接N5的A脚，N5的Cext/Rext脚和GND脚分别接地，N5的
Figure BDA0001566664900000062
脚输出脉冲信号D，即主晶体脉冲信号U2。
同位素衰变过程发射出射线的发射角度是4π。当污染源位于探测器正下方时有部分射线只会穿过主晶体1，而其他角度射线主晶体1探测不到，或者主晶体1和副晶体2都有能探测到；污染源偏离探测器正下方时，主晶体1探测到的射线会变少，副晶体2探测到的射线变多。仪器在电路设计中，通过主晶体1和副晶体2发光上升时间不同，可区分主晶体信号与副晶体信号，并记录总计数脉冲信号U1，与主晶体脉冲信号U2。主晶体1计数贡献占比K＝U1/U2,当污染点在探测面正前方，K值最大，而污染点偏离正前方角度越大，K值会变越小。通过移动或转动探头测量出角度最大的方向，就是污染点的方向。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，包括：
主晶体(1)；
副晶体(2)，套在主晶体(1)的外部；所述主晶体(1)和副晶体(2)的光衰减时间不同；
光导(3)，一端位于主晶体(1)和副晶体(2)的端部，另一端位于光电倍增管(5)的端部；
铅屏蔽层(4)，套在副晶体(2)的外部；
光电倍增管(5)，用于将光导(3)送来的弱光信号转化为电信号，所述弱光信号由主晶体(1)和副晶体(2)受到射线辐射产生；
磁屏蔽层(6)，套在光电倍增管(5)的外部；
外罩(7)，套在铅屏蔽层(4)和磁屏蔽层(6)的外部；
放大电路(8)，用于将光电倍增管(5)的电信号进行放大生成放大信号，分两路分别送给总道甄别电路(9)和峰位检测电路(10)；
所述总道甄别电路(9)的输出信号与峰位检测电路(10)的输出信号接入反符合电路(11)；
所述反符合电路(11)输出的主晶体信号U2与总道甄别电路(9)输出的总计数信号U1分别送控制器(12)；
所述控制器(12)，用于采集总计数脉冲信号U1和主晶体脉冲信号U2的数量，通过移动主晶体(1)和副晶体(2)，主晶体脉冲信号U2在总计数脉冲信号U1中的比最高时,即为放射源的位置；
所述放大电路(8)的输出信号，一路经过总道甄别电路(9)的比较器N2后转化为脉冲信号A，所述放大电路(8)输出信号的另一路接峰位检测电路(10)，分别经过L1、C2的延时和R9、R10的衰变后，由比较器N3转化为脉冲信号B；
所述脉冲信号A送入反符合电路(11)的单稳态电路N4，脉冲信号B送入反符合电路(11)的单稳态电路N5，所述单稳态电路N4的Q接口输出脉冲信号C，所述脉冲信号C连接反符合电路N5；
所述单稳态电路N4的
Figure FDA0002602332220000011
接口输出总计数脉冲信号U1，所述单稳态电路N5的
Figure FDA0002602332220000012
接口输出主晶体脉冲信号U2，即脉冲信号D。
2.根据权利要求1所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述主晶体(1)为圆柱体，副晶体(2)为圆环体，光导(3)为锥台体，所述锥台体的底部朝向主晶体(1)和副晶体(2)。
3.根据权利要求1所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述外罩(7)包括下盖体(71)、上盖体(72)和顶盖(73)，所述顶盖(73)设有通过导线的通孔，通过螺纹配合同上盖体(72)连接，所述下盖体(71)和上盖体(72)通过螺纹配合连接。
4.根据权利要求3所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述下盖体(71)和上盖体(72)为圆筒状，所述下盖体(71)的直径大于上盖体(72)的直径。
5.根据权利要求1所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述主晶体(1)为塑料闪烁体，副晶体(2)为CsI(T1)晶体。
6.根据权利要求1所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述光电倍增管(5)和放大电路(8)之间设有高压偏置电路。
7.根据权利要求1所述的人体体表放射性沾染快速定位测量装置，其特征在于，所述光电倍增管(5)的电信号U5in，连接放大电路(8)中的放大器N1后转化为U5out。
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