CN202975342U - 一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及辐射监测技术，具体涉及一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪。该监测仪采用硅PIN二极管为探测器，主要由探测装置、现场处理和显示单元组成，探测装置包括设置在壳体内部的硅PIN二极管探测器，硅PIN二极管探测器包括一个用于量程高端测量的低敏二极管以及多个用于量程低端测量的高敏二极管，多个高敏二极管以低敏二极管为中心对称设置在电路板上。具有量程范围大、能量响应好、可靠性高、维修方便等优点。探测装置组合使用不同灵敏度的探测器来扩大量程范围，并通过硬补偿的方式优化探测器的能量响应。现场处理和显示单元采用模块化设计，能够实现基本参数设置、测量数据实时显示、存储和传输、在线测试、声光报警等功能。

Description

一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪

技术领域

本实用新型涉及辐射监测技术，具体涉及一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪。

背景技术

目前，用于区域γ辐射监测的设备主要有电离室型、GM计数管型和半导体型探测器。三类探测器各有特点：电离室的线性范围宽，能量响应较好，但性能易受外部环境条件的影响；GM计数管的灵敏度高，工艺简单，价格低廉，环境适应性强，但存在能量响应差、死时间长的缺点；半导体探测器的体积小，时间响应快，而耐辐射能力相对较弱。

硅PIN二极管是电离辐射测量中常用的一种半导体器件。硅PIN二极管在已掺杂的P型和N型硅半导体材料之间加入一层高阻的本征半导体（I区），使其具有结电容小、时间响应快、漏电流小、体积小、室温工作、价格低廉等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于利用硅PIN二极管的特点，提供一种以硅PIN二极管为探测器的区域γ辐射监测仪，使仪器具有更大范围量程、更好的能量响应，以及更高的安全性。

本实用新型的技术方案如下：一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，包括探测装置，以及与探测装置相连接的现场处理和显示单元，其中，所述的探测装置包括设置在壳体内部的硅PIN二极管探测器，所述的硅PIN二极管探测器包括一个用于量程高端测量的低敏二极管，以及多个用于量程低端测量的高敏二极管，多个高敏二极管以低敏二极管为中心对称设置在电路板上。

进一步，如上所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其中，所述的探测装置的壳体为双层组合结构，外层为铝壳，内层为铜壳。

进一步，如上所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其中，所述的现场处理和显示单元内分割为多个腔体，隔离放置电路模块。

进一步，如上所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其中，所述的现场处理和显示单元的电路模块与探测装置之间设有电磁隔离腔体。

进一步，如上所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其中，所述的现场处理和显示单元内设有电源模块和接口模块；所述的接口模块包括4~20mA输入输出接口、隔离485接口、隔离继电器接口。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型采用硅PIN二极管为探测器，主要由探测装置、现场处理和显示单元组成，具有量程范围大、能量响应好、可靠性高、维修方便等优点。探测装置组合使用不同灵敏度的探测器来扩大量程范围，并通过硬补偿的方式优化探测器的能量响应。现场处理和显示单元采用模块化设计，能够实现基本参数设置、测量数据实时显示、存储和传输、在线测试、声光报警等功能。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构以及现场处理和显示单元的内部结构示意图；

图2为探测装置的内部结构示意图；

图3为探测装置中探测器的平面布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型采用硅PIN二极管为探测器，将嵌入式系统用于现场处理和显示单元，主要由探测装置1、现场处理和显示单元2、壳体及辅助器件组成，见图1。

探测装置1的内部结构如图2、图3所示，包括设置在壳体内部的硅PI N二极管探测器，所述的硅PIN二极管探测器包括一个用于量程高端测量的低敏二极管8，以及多个用于量程低端测量的高敏二极管9，多个高敏二极管9以低敏二极管8为中心对称设置在电路板10上，各层电路板之间设置接线柱11。本事实例中共设置四个高敏二极管9，围绕低敏二极管8对称设置。

由于探测器选用硅PIN二极管，组合使用不同灵敏度的二极管来扩大量程范围，使其达到6个量级的跨度。低敏二极管8用于量程高端的测量；四个高敏二极管9对称放置用于量程低端的测量，这样在提高量程低端灵敏度的同时保证探测器有较好的角响应。对探测器进行温度补偿，根据温度传感器的实时测量结果，修正探测器的监测数据，降低探测器响应的温度相关性。

探测装置1的壳体为双层组合结构，外层为铝壳12，内层为铜壳13，通过硬补偿的方式展平探测器对γ射线的能量响应。补偿片采用铜片和铝片的组合形式，整体包裹探测器及其信号放大电路。组合补偿片与电路结构构成一个连续封闭的空间，既可以补偿、优化探测器的能量响应，又可以起到电磁屏蔽的作用并实现避光效果，提高监测仪的电磁兼容性能，屏蔽可见光对探测器的干扰。

探测器信号放大电路中设置了电子学测试引脚和光学测试接口。电子学测试引脚通过外设按钮和控制电路来改变其状态，从而实现探测器工作状态的在线测试；将一个状态可控的发光二极管与低敏PIN二极管正对放置，利用PIN二极管的光敏特性，就可以在不需要强辐射场的情况下，检测量程高端的工作状态是否正常。在线检测功能可以便利监测仪的故障排查和维修。

探测装置1通过连接器14与现场处理和显示单元2连接，探测器的输出信号经放大后传输到现场处理和显示单元。现场处理和显示单元2采用模块化设计，如图1所示，能提高监测结果的可靠性，也方便维修。现场处理和显示单元2主要包括：电源模块，接口模块、测量模块、控制模块等。电路模块3与探测装置之间设有电磁隔离腔体4。电源模块5采用低噪声器件，分别为探测器、模拟电路、数字电路提供稳定的正、负高压，并且具备外部供电和电池供电两种模式，可以实现自动切换。接口模块和测量模块主要进行相关测量数据的采集、处理以及控制命令的动作，其中接口模块6具有4~20mA输入输出、隔离485、隔离继电器等多种工业接口。控制模块基于嵌入式系统统一管理所有的动作命令，实现测量单元基本功能的一体化控制，并且能够对关键部件的工作状态进行检测。在现场处理和显示单元2的壳体上设置散热器7，以保证电路元件的散热和正常工作。

为了提高可靠性以及便于维修，监测仪的设计还采取了以下措施：探测器电路与其他功能处理电路相隔离，减小后续处理电路对探测结果的干扰；电路连接尽量采用接插件方式来代替电源线连接；仪表壳体内部分割为多个腔体，隔离放置各电路模块，减小相互之间的电磁干扰；采用防雷泄放设计。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，包括探测装置（1），以及与探测装置（1）相连接的现场处理和显示单元（2），其特征在于：所述的探测装置包括设置在壳体内部的硅PIN二极管探测器，所述的硅PIN二极管探测器包括一个用于量程高端测量的低敏二极管（8），以及多个用于量程低端测量的高敏二极管（9），多个高敏二极管（9）以低敏二极管（8）为中心对称设置在电路板（10）上。

2.如权利要求1所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其特征在于：所述的探测装置的壳体为双层组合结构，外层为铝壳（12），内层为铜壳（13）。

3.如权利要求1或2所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其特征在于：所述的现场处理和显示单元（2）内分割为多个腔体，隔离放置电路模块。

4.如权利要求3所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其特征在于：所述的现场处理和显示单元（2）的电路模块（3）与探测装置（1）之间设有电磁隔离腔体（4）。

5.如权利要求4所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其特征在于：所述的现场处理和显示单元（2）设有电源模块（5）和接口模块（6）。

6.如权利要求5所述的硅PIN半导体区域γ辐射监测仪，其特征在于：所述的接口模块包括4~20mA输入输出接口、隔离485接口、隔离继电器接口。

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