CN113156481A - 个人直读式肢端剂量计及其监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种个人直读式肢端剂量计及其监测系统，肢端剂量计包括：电源模块、高压模块、肢端探测器以及控制系统，所述控制系统包括单片机，与单片机相连接的计时系统、数据存读模块、按键控制模块、能谱测量模块、显示模块、声光报警器和计算机接口；监测系统包括：其包括肢端剂量计，还包括与其连接的计算机与上层管理系统。本发明的个人直读式肢端剂量计可直接进行个人肢端剂量直读测量，而设置的监测系统可以实现个人肢端剂量测量数据的高效分析和管理，满足国家标准规定的肢端剂量限值下对人员受照剂量进行综合分析的需求。
Description
技术领域
本发明涉及个人剂量监测技术领域，具体涉及个人直读式肢端剂量计及其监测系统。
背景技术
按照国家标准“GB18871-2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准”，对受照人员的手、足剂量有限值要求。且辐射防护领域有“辐射防护最优化”要求，即要求在考虑了考虑了经济和社会因素之后，个人受照剂量的大小、受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽量低的水平。在过去，在辐射防护最优化的实施中，对于受照剂量，往往只关注个人有效剂量。近年来，IAEA在多份技术文件中指出，辐射防护最优化定义中的“剂量”一词，并不仅仅指个人有效剂量，也包括器官剂量及局部剂量，这对核电厂辐射防护工作的开展肢端受照剂量的监测评估提出新的要求。
目前，现有技术中存在的缺点如下：
1、肢端热释光剂量监测系统：该系统只能在人员受到照射后对剂量计内的热释光剂量片利用专门设备测读后才能得到剂量，不能及时监控工作人员肢端受照剂量，提前防止超剂量事故发生。
2、直读式个人剂量监测系统：大部分该类监测系统仅能进行全身剂量的测量，不具备肢端剂量进行监测的功能。
3、肢端个人剂量计：目前市售产品仅具备对X、γ的肢端剂量进行测量的功能，尚未构成监测系统。
因此，亟需研发一套专门用于监测肢端受照剂量的直读式个人剂量计，可对X、γ、β射线的肢端剂量进行测量，并对肢端剂量进行监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种个人直读式肢端剂量计及其监测系统，解决了现有技术中没有一款适用于监测肢端受照剂量的直读式个人剂量计的问题，实现对个人肢端剂量的测量与监测，防止出现超剂量事故。
本发明的技术方案是这样实现的：
个人直读式肢端剂量计，包括电源模块、高压模块、肢端探测器以及控制系统，所述控制系统包括单片机，与单片机相连接的计时系统、数据存读模块、按键控制模块、能谱测量模块、显示模块、声光报警器和计算机接口。
优选的，所述肢端探测器从上至下依次设置有铝膜层、塑料闪烁体、有机玻璃层和SiPM层，所述SiPM层电性连接有放大器，所述肢端探测器两侧设置有避光层。
优选的，所述铝膜层的厚度为20μm。
优选的，所述塑料闪烁体的厚度为40μm。
优选的，所述有机玻璃层的厚度为3mm。
个人直读式肢端剂量计的监测系统，其包括所述肢端剂量计，还包括与其连接的计算机与上层管理系统。
优选的，所述计算机包括通信接口模块、数据储存模块、分析管理模块以及网络接口模块。
本发明的有益效果在于：
本发明的个人直读式肢端剂量计可直接进行个人肢端剂量直读测量，而设置的监测系统可以实现个人肢端剂量测量数据的高效分析和管理，满足国家标准规定的肢端剂量限值下对人员受照剂量进行综合分析的需求。
附图说明
图1为本发明肢端剂量计的电路原理图；
图2为本发明的肢端探测器的结构示意图；
图3为本发明监测系统的电路原理图。
图中，1、电源模块，2、高压模块，3、肢端探测器，4、计时系统，5、能谱测量模块，6、数据存读模块，7、单片机，8、计算机接口，9、按键控制模块，10、显示模块，11、声光报警器，12、铝膜层，13、塑料闪烁体，14、有机玻璃层，15、SiPM层，16、避光层，17、放大器。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图2，个人直读式肢端剂量计，包括电源模块1、高压模块2、肢端探测器3以及控制系统，控制系统包括单片机7，与单片机7相连接的计时系统4、数据存读模块6、按键控制模块9、能谱测量模块5、显示模块10、声光报警器11和计算机接口8。
电源模块1：为3.7V锂电池，为整台肢端剂量计提供电源；
高压模块2：由升压芯片和温度传感器组成，升压芯片把3.7V锂电池电压转换为30V左右的直流电压，由于SiPM层15的增益，对电压和温度敏感，需要根据采集到的温度数据，由单片机7控制升压芯片输出的电压，使SiPM层15的增益保持一个稳定值；
肢端探测器3：如图2所示的肢端探测器3，将入射的射线粒子在其内部沉积的能量转换为电压脉冲输出；
计时系统4：可采用计时芯片，用于记录时间并将当前时间输出至单片机7；
能谱测量模块5：用于测量电压脉冲的辐度并转换为谱信号；
数据存储模块6：可采用Flash存储芯片，用于保存测量的数据，并可由单片机7读取；
单片机7：为肢端剂量计的中央控制单元，可采用MSP430单片机7；
计算机接口8：采用miniUSB接口，用于通信；
按键控制模块9：采用两个按键，一个为Mode（模式）键，一个为Set（设置）键，用于通过按键控制单片机7的运行；
显示模块10：采用液晶显示屏进行显示，显示屏上可显示的信息有：剂量、剂量率、日期、时间、剂量符号、剂量率符号、报警符号；
声光报警器11：为蜂鸣器，声光报警模块11在单片机7的控制下通过蜂鸣器给出报警信号，在达到报警条件（如剂量率超标）时可报警。
具体的，肢端探测器3从上至下依次设置有铝膜层12、塑料闪烁体13、有机玻璃层14和SiPM层15， SiPM层15电性连接有放大器17，肢端探测器3两侧设置有避光层16，铝膜层12的厚度为20μm，塑料闪烁体13的厚度为40μm，有机玻璃层14的厚度为3mm。
本发明肢端探测器测量原理：
如图2所示，肢端探测器3最上层为20μm厚的铝膜层12，该铝膜层12约等效50μm厚的组织等效材料，选择铝膜层12作为覆盖层的原因是因为Dp(0.07)是指由人体组织由表层算起，其下方0.07mm处的吸收剂量，而人体组织的平均原子序数约为7，密度约为1.0g/cm3，即应选择平均原子序数尽量接近7、密度尽量接近1.0g/cm3的材料，铝膜层12既具有与人体组织接近的平均原子序数（相对其它可选材料而言），又能起到避光作用，是最合适的材料。
铝膜层12下方为约40μm的塑料闪烁体13，塑料闪烁体13中心距表面恰巧70μm，如忽略射线在塑料闪烁体13中的衰减作用，则其在塑料闪烁体13中的吸收剂量可代表人体皮肤下方70μm处的吸收剂量Dp(0.07)，由于γ与β的品质因数Q均为1，因此Hp(0.07)= Dp(0.07)。
SiPM层15为硅光电倍增管，可将塑料闪烁体13内生成的微弱光转换为电信号后进行放大，其具有体积小、功耗小的优点。
采用塑料闪烁体13进行测量的方案，按定义进行测量的方法：
测量可代表人体表面下方0.07mm位置处的一薄层组织内的沉积剂量E，利用沉积剂量除以该薄层组织的质量m得到吸收剂量Dp(0.07)，由于γ与β的品质因数Q均为1，因此Hp(0.07)= Dp(0.07)×1= Dp(0.07)。
对于肢端探测器3内一层组织内的沉积能量E，可采用测量该层组织内的 沉积能谱的方式，得到沉积能谱后，利用下列公式得出该层内的沉积能量E：
其中，M表示测量能谱的最大道数，Ni表示能谱中第N道的计数；wi表示 第i道中的1个计数代表的在闪烁体内的沉积能量，
一层组织的质量m可用该组织的面积、厚度与密度的沉积得到，即由面积 乘以厚度得到体积，由体积乘以密度得到质量m。
参见图3，个人直读式肢端剂量计的监测系统，其包括肢端剂量计，还包括与其连接的计算机与上层管理系统。
优选的，所述计算机包括通信接口模块、数据储存模块、分析管理模块以及网络接口模块。
通信接口模块：通过USB口与肢端剂量计进行通信；
数据储存模块：采集并保存肢端剂量计监测到的数据；
分析管理模块：对监测数据进行分析与管理，如搜索最高瞬时剂量率、计算平均剂量率等；
网络接口模块：通过网络接口模块与上层管理系统进行通信，按照上层管理系统的要求发送数据。
监测系统的原理：
由肢端剂量计进行测量，计算机上配套的模块再对肢端剂量计的数据进行读取、保存、分析等，再由上层管理系统对数据进行更专业化的处理以及综合管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.个人直读式肢端剂量计，其特征在于，包括电源模块、高压模块、肢端探测器以及控制系统，所述控制系统包括单片机，与单片机相连接的计时系统、数据存读模块、按键控制模块、能谱测量模块、显示模块、声光报警器和计算机接口。
2.根据权利要求1所述的个人直读式肢端剂量计，其特征在于，所述肢端探测器从上至下依次设置有铝膜层、塑料闪烁体、有机玻璃层和SiPM层，所述SiPM层电性连接有放大器，所述肢端探测器两侧设置有避光层。
3.根据权利要求2所述的个人直读式肢端剂量计，其特征在于，所述铝膜层的厚度为20μm。
4.根据权利要求2所述的个人直读式肢端剂量计，其特征在于，所述塑料闪烁体的厚度为40μm。
5.根据权利要求2所述的个人直读式肢端剂量计，其特征在于，所述有机玻璃层的厚度为3mm。
6.个人直读式肢端剂量计的监测系统，其包括权利要求1-5任意一项所述肢端剂量计，其特征在于，还包括与其连接的计算机与上层管理系统。
7.根据权利要求6所述的个人直读式肢端剂量计的监测系统，其特征在于，所述计算机包括通信接口模块、数据储存模块、分析管理模块以及网络接口模块。
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