CN201233445Y - 一种微型光电二极管的核辐射探测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微型光电二极管的核辐射探测仪，包括无线装置、显示装置与电源装置，采集核辐射射线并将其转换成电信号的核传感器，将信号进行放大、平滑及阈值设置的信号处理装置，对光子进行记数的计数器，对检测到的数据进行处理的CPU处理器及报警装置。本实用新型具有闪烁探测器很好的探测效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种辐射探测仪，尤其涉及一种微型光电二极管的核辐射探测仪。
背景技术
目前现有的核辐射探测器种类大致有：气体电离探测器、闪烁探测器、半导体探测器。气体电离探测器是发展最早、应用最广的探测器，具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点，包括电晕计数管、正比计数管、电离室等。缺点：工作时环境温度要求局限，一般在低温条件下才能很好正常工作。而且探测器的工作电压一般在几百到上千伏的高压条件下，对于高压电源的性能要求严格。闪烁探测器是一般由核辐射闪烁体(如碘化钠)和光电倍增管组成。按化学成分划分，可以分为有机闪烁体和无机闪烁体；按形态分，有固体、液体和气体闪烁体；固体的又分为单晶、塑料、粉末和玻璃等闪烁体。光电倍增管是按电参数、几何尺寸和用途而组合分类的。根据核测量的需要，可选择闪烁体和光电倍增管组合成各式各样的探测器，这类探测器有探测效率高的优点。缺点：探测器的体积大，光电倍增管电源指标上要求纹波系数小，电源高压输出稳定度高；暗电流难以避免；灵敏度因强光照射或因照射时间过长而降低；光阴极表面各点灵敏度不均匀；对磁场干扰敏感，需要加磁场屏蔽。半导体探测器是用半导体锗、硅为主要原材料制成的探测元件具有能量分辨率高、上升时间快、线性响应好、抗磁场干扰、结构紧凑等优点。缺点：灵敏层厚度有限，不能完全长射程粒子，容易出现漏记现象；有辐射损伤效应；对那些能产生很大电离密度的重带电粒子不大理想。
现有的核辐射探测器主要由：辐射传感器(即辐射探头)、主运算放大器、计算系统、报警系统、显示组成，其中，辐射传感器结构如图1所示，辐射传感器主要由闪烁晶体(NaI(TI)101、光电倍增管102、前置放大电路103、高压电源104及其屏蔽、导热等辅助材料组成。射线打在探头上，与内部NaI(TI)晶体101作用，产生光子，光子打在光电倍增管102打拿极上产生光电子。经过光电倍增管102内部电极及高压电场极倍增。最后在光阴极产生电信号，经前置放大电路103整形放大输出。
已有的核辐射探测器的工作条件都在高压下，对电源的性能指标上要求纹波小，稳定性要高，功耗大，元器件多，电路复杂，大大增加了辐射仪的体积和成本。而本实用新型则采用光电二极管作为核辐射传感器，只需要70伏左右的电压，有现成的集成芯片即可达到，因此电路简单，成本低，体积小。再加上光电二极管本身体积相对于光电倍增管而言又要小很多，因此整机的体积和功耗都大大降低。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种微型光电二极管的核辐射探测仪。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型所涉及的微型光电二极管的核辐射探测仪，包括：无线装置、显示装置与电源装置，采集核辐射射线并将其转换成电信号的核传感器，将信号进行放大、平滑及阈值设置的信号处理装置，对光子进行记数的计数器，对检测到的数据进行处理的CPU处理器及报警装置，其中，所述的核传感器与所述的信号处理装置联结；所述的计数器、无线装置与所述的CPU处理器联结；所述的CPU处理器还与所述的显示装置及报警装置联结。
所述核传感器还包括闪烁晶体NaI、透镜、光电转换器件及信号初步放大电路，其中，所述光电转换器件为PIN型光电二极管。所述信号处理装置还包括一主运放器与一甄别器，且所述主运放器与所述甄别器联结。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
本实用新型设计的微型光电二极管核辐射探测仪采用闪烁晶体、透镜与PIN光电二极管方式对环境中辐射射线采集处理，并最终达到检测的目的。由于PIN光电二极管代替了以往用的光电倍增管，无需设计电路复杂的高压电源，大大减小了系统的复杂度，功耗和成本，增强了抗干扰能力，提高了检测效率。由于使用PIN光电二极管作为传感器减小了系统的体积和重量，便于野外的携带。本核辐射探测仪整体的价格低廉，体积轻巧方便，主要用以野外找矿。也可以广泛适用于各种环境监控部门及核电站周围辐射区域的监控。
附图说明
图1是现有的核辐射闪烁体探测器的探头结构；
图2是光电二极管的核辐射探测仪结构示意图；
图3是核传感器结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述：
如图2所示，展示了光电二极管的核辐射探测仪的结构，该结构主要包括核传感器201、信号处理装置202、计数器203、CPU处理器204、无线装置205及其报警装置206、显示装置207和电源装置208组成。其中核传感器201是核心部分，主要完成核辐射射线的采集，并转换成电信号。信号处理装置202对传感器送出的信号进行放大、平滑及阈值设置。计数器203对射线与晶体作用产生的光子计数，计数值203(即一个个脉冲)的多少直接反应环境中的辐射强度。不直接使用CPU内部计数，处理能力可以大大提高，尽可能地减少了因CPU处理速度而产生地漏计现象，并且对CPU的要求就有所降低。CPU即处理器204是对检测到的数据进行处理显示，并通过报警装置、无线装置传输数据反应给监控人员。
所述信号处理装置202还包括一主运放器与一甄别器，且所述主运放器与所述甄别器联结。
如图3所示，展示了核传感器的结构，该结构主要包括闪烁晶体301、透镜302和信号转换器件303及信号初步放大电路304，其中，闪烁晶体301采用NaI(TI)，发光光谱最大为415nm，光电转换器件用PIN型光电二极管，現在市场上能做到得光谱范围为>＝200nm得光电二极管，选用NaI晶体拓宽灵敏范围，对光电器件要求稍微小，器件易购买。在探头内壁进行真空镀金处理，以致更好的接收光子。射线与晶体作用，发出光子经过透镜聚焦到PIN光电转换器件上，将光信号转换成容易处理的电信号输出。
本实施例提供的微型光电二极管的核辐射探测仪，采用PIN光电二极管完成核辐射脉冲与电信号的转换，替代了现有的采用光电倍增管对射线与信号的变换。该实施例不需要设计复杂的高压电源，降低了电路成本，并且采用PIN型光电二极管大大减小了系统体积和功耗，具有很好的抗磁场干扰。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1、一种微型光电二极管的核辐射探测仪，包括：无线装置、显示装置与电源装置，其特征在于，所述探测仪还包括：对核辐射射线进行采集并将其转换成电信号的核传感器，将信号进行放大、平滑及阈值设置的信号处理装置，对光子进行记数的计数器，对检测到的数据进行处理的CPU处理器及报警装置，其中，
所述的核传感器与所述的信号处理装置联结；
所述的计数器、无线装置与所述的CPU处理器联结；
所述的CPU处理器还与所述的显示装置及报警装置联结。
2、根据权利要求1所述的微型光电二极管的核辐射探测仪，其特征在于，所述核传感器还包括闪烁晶体NaI、透镜、光电转换器件及信号初步放大电路，其中，
所述光电转换器件为PIN型光电二极管。
3、根据权利要求1所述的微型光电二极管的核辐射探测仪，其特征在于，所述信号处理装置还包括一主运放器与一甄别器，且所述主运放器与所述甄别器联结。
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