CN203025354U - 一种核辐射监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于环境监测技术领域，提供了一种核辐射监测仪。包括：显示屏；采集射线粒子的盖革-米勒计数管；连接盖革-米勒计数管的高压驱动电路；连接盖革-米勒计数管，根据盖革-米勒计数管采集到的射线粒子输出计数信号的粒子计数电路；连接显示屏、高压驱动电路和粒子计数电路，对射线粒子进行计数及分析后通过显示屏显示分析结果的控制器；连接核辐射监测仪中各用电电路，将电池电压转换成各用电电路工作电压的电池电路。该核辐射监测仪采用盖革-米勒计数管实现对射线粒子的采集，其结构简单且灵敏度高，使得该核辐射监测仪具有便携性，从而方便用户携带，可实现对环境核辐射的移动监测。

Description

一种核辐射监测仪

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，尤其涉及一种便携式、且可同时监测多种射线的核辐射监测仪。

背景技术

随着科技的进步，各国对核安全和环境放射性污染防治均给予了特别关注。例如在中国，早在20世纪60年代，就广泛开展了环境放射性监测工作，建立了初步的、非常实用的核安全和环境监测体系和机构，有效地保护了核事业从业人员、周围环境和公众，使之免受或少受核辐射损伤的危害。

核辐射监测的目的在于积累环境辐射水平数据，总结环境辐射水平变化规律，判断环境中放射性污染及其来源，以及报告辐射环境质量状况。现有技术提供的核辐射监测设备是固定式在线分析仪器，其体积较大，不便于携带，无法实现对环境核辐射的移动监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种核辐射监测仪，旨在解决现有技术提供的核辐射监测设备是固定式在线分析仪器，体积大，不便于携带的问题。

本实用新型是这样实现的，一种核辐射监测仪，所述核辐射监测仪包括：

显示屏；

采集射线粒子的盖革-米勒计数管；

连接所述盖革-米勒计数管的高压驱动电路；

连接所述盖革-米勒计数管，根据所述盖革-米勒计数管采集到的射线粒子输出计数信号的粒子计数电路；

连接所述显示屏、所述高压驱动电路和所述粒子计数电路，通过控制所述高压驱动电路驱动所述盖革-米勒计数管工作并根据所述计数信号对射线粒子进行计数及分析后通过所述显示屏显示分析结果的控制器；

连接所述核辐射监测仪中各用电电路，将电池电压转换成各用电电路工作电压的电池电路。

再有，所述核辐射监测仪还可以包括：

连接所述控制器，接收用户操作信号的输入电路。

进一步地，所述输入电路可以是贴膜按键。

再有，所述核辐射监测仪还可以包括：

连接所述控制器，由所述控制器根据监测结果控制发出声光提示信息的声光提示电路。

再有，所述核辐射监测仪还可以包括：

连接所述控制器，在所述电池电路中的电池电量低于预设值时向所述控制器发出欠压信号的欠压检测电路。

上述核辐射监测仪中，所述控制器可以是一型号为MSP430的单片机。

上述核辐射监测仪中，所述显示屏可以是一段码液晶显示屏。

上述核辐射监测仪中，所述电池电路可以采用9V的层叠电池。

上述核辐射监测仪中，所述高压驱动电路可以包括：电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、N沟道金氧半场效晶体管Q1；

所述电感L1的第一端连接所述电池电路的输出端，所述电容C1和所述电容C2分别并联在所述电感L1的第二端和地之间；所述电感L1的第二端同时通过所述电感L2连接所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极；所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的源极通过所述电阻R1接地，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极通过所述电阻R1连接所述控制器的脉冲驱动信号输出端，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极同时通过所述电阻R3接地，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极同时连接所述二极管D1的阳极；所述二极管D1的阴极连接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极通过所述电容C3接地；所述二极管D2的阴极同时顺次通过所述电阻R4和所述电阻R5连接所述盖革-米勒计数管的高压电极；所述电容C4并联在所述电阻R5的两端。

上述核辐射监测仪中，所述粒子计数电路包括：电阻R6、电阻R7、电容C5、NPN型三极管Q2、二极管D3；

所述NPN型三极管Q2的集电极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极连接所述控制器的计数信号接收端；所述NPN型三极管Q2的发射极接地；所述NPN型三极管Q2的基极通过所述电阻R7连接所述盖革-米勒计数管的收集电极；所述电容C5和所述电阻R6分别并联在所述盖革-米勒计数管的收集电极和地之间。

本实用新型提出的核辐射监测仪采用盖革-米勒计数管（G-M管）实现对射线粒子的采集，其结构简单且灵敏度高，使得本实用新型的核辐射监测仪具有便携性，从而方便用户携带，可实现对环境核辐射的移动监测。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的核辐射监测仪的结构图；

图2是图1中粒子计数电路和高压驱动电路的电路图；

图3是本实用新型实施例二提供的核辐射监测仪的结构图；

图4是本实用新型中，输入电路的一种表面布置示意图；

图5是本实用新型中，显示屏的一种数据显示示意图；

图6是本实用新型实施例三提供的核辐射监测仪的结构图；

图7是本实用新型实施例四提供的核辐射监测仪的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种便携式的核辐射监测仪，其采用盖革-米勒计数管（G-M管）实现对射线粒子的采集，其结构简单且灵敏度高，使得本实用新型的核辐射监测仪具有便携性。

本实用新型所采用的盖革-米勒计数管的工作原理为：带电粒子通过气体时与气体分子发生碰撞，使气体分子电离或激发，并在粒子通过的途径上生成大量离子对；或者这些入射的带电粒子与气体分子中的核外电子之间产生的库伦力将气体分子的核外电子拉出来，这些电子离开原来的分子独立运动，从而使原来的中性气体形成离子对。辐射使盖革-米勒计数管的高压电极和收集电极之间的气体电离时生成电子和正离子，在电场作用下漂移被收集到收集电极上，从而形成电离电流。

下面结合具体实施例说明本实用新型提供的核辐射监测仪：

实施例一

图1示出了本实用新型实施例一提供的核辐射监测仪的结构图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例一相关的部分。

详细而言，本实用新型实施例一中，核辐射监测仪包括：显示屏11；采集射线粒子的盖革-米勒计数管12；连接盖革-米勒计数管12的高压驱动电路13；连接盖革-米勒计数管12，根据盖革-米勒计数管12采集到的射线粒子输出计数信号的粒子计数电路14；连接显示屏11、高压驱动电路13和粒子计数电路14，通过控制高压驱动电路13驱动盖革-米勒计数管12工作、根据粒子计数电路14输出的计数信号对射线粒子进行计数及分析后通过显示屏11显示分析结果的控制器15；连接核辐射监测仪中各用电电路，将电池电压转换成各用电电路工作电压的电池电路16。

本实用新型实施例一中，电池电路16采用9V的层叠电池。

本实用新型实施例一中，控制器15可以是一型号为MSP430的单片机，该单片机为低功耗16位单片机，包容了JTAG技术、FLASH在线编程技术、BOOTATARP技术，并带有片内外设液晶驱动器，可为在线开发提供极大便利；同时，该单片机可设置自动休眠模式，当一段时间没有工作时，可自动进入超低功耗的自动休眠模式，在自动休眠模式下，可由粒子计数电路14发出的计数信号或其它操作信号而触发苏醒，完成相应处理后重新进入自动休眠模式。

本实用新型实施例一中，显示屏11可以是一段码液晶显示屏，其具有清晰易读且造价低的优点，且驱动只需微安级电流，可显示内容包括6到8段数码、时间日期标志、剂量率单位标志、脉冲计数标志、超阈值提示标志、欠压提示标志、校正符号标志等。

本实用新型实施例一中，盖革-米勒计数管12工作于盖革-弥勒区，在此区域会形成正离子鞘，电场减弱，使得在电场恢复之前即使有入微粒子射入，也不会形成雪崩再生，造成漏计数；输出脉冲幅度可达1V以上，可不经放大直接被记录；对粒子的种类和能量不敏感，只要有一个粒子在管内发生反应，就产生很强的一个脉冲，因此可检测多种射线粒子。其具有响应时间快，灵敏度高，有很宽的频谱响应，受环境温度影响小，阻抗高等优点。

图2示出了图1中粒子计数电路14和高压驱动电路13的电路。

具体地，高压驱动电路13包括：电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、N沟道金氧半场效晶体管Q1。电感L1的第一端连接电池电路16的输出端，电容C1和电容C2分别并联在电感L1的第二端和地之间；电感L1的第二端同时通过电感L2连接N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极；N沟道金氧半场效晶体管Q1的源极通过电阻R1接地，N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极通过电阻R1连接控制器15的脉冲驱动信号输出端，N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极同时通过电阻R3接地，N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极同时连接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C3接地；二极管D2的阴极同时顺次通过电阻R4和电阻R5连接盖革-米勒计数管12的高压电极；电容C4并联在电阻R5的两端。

具体地，粒子计数电路14包括：电阻R6、电阻R7、电容C5、NPN型三极管Q2、二极管D3。NPN型三极管Q2的集电极连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接控制器15的计数信号接收端；NPN型三极管Q2的发射极接地；NPN型三极管Q2的基极通过电阻R7连接盖革-米勒计数管12的收集电极；电容C5和电阻R6分别并联在盖革-米勒计数管12的收集电极和地之间。

上述电路在工作时，电池电路16输出转换后的3.3V直流电给高压驱动电路13作为工作电压，控制器15输出占空比为20%的脉冲信号，根据电磁感应原理，由电感L2产生瞬间高压给电容C3充电，经电阻R4和电阻R5送达盖革-米勒计数管12的高压电极。当有放射性粒子摄入盖革-米勒计数管12内时，产生的电离对经盖革-米勒计数管12的收集电极收集后输出电离电流信号给粒子计数电路14。经粒子计数电路14输出粒子信号给控制器15，由控制器15实现对粒子的计数及分析。

本实用新型实施例一提出的核辐射监测仪采用盖革-米勒计数管（G-M管）实现对射线粒子的采集，其结构简单且灵敏度高，使得本实用新型的核辐射监测仪具有便携性，从而方便用户携带，可实现对环境核辐射的移动监测。

实施例二

图3示出了本实用新型实施例二提供的核辐射监测仪的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例二相关的部分。

与本实用新型实施例一不同，在本实用新型实施例二中，为了方便用户操作，核辐射监测仪还包括：连接控制器15，接收用户操作信号的输入电路17，从而实现了用户与核辐射监测仪之间的交互。其它各部分结构如本实用新型实施例一所述，在此不赘述。

本实用新型实施例二中，输入电路17可以是触摸屏，也可以是物理按键。当输入电路17是物理按键时，该物理按键具体为贴膜按键，其典型的表面布置方式如图4所示，此时，显示屏11的一种显示方式如图5所示。

实施例三

图6示出了本实用新型实施例三提供的核辐射监测仪的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例三相关的部分。

与本实用新型实施例一不同，在本实用新型实施例三中，为了及时提示现场人员环境辐射状况，核辐射监测仪还包括：连接控制器15，由控制器15根据监测结果控制发出声光提示信息的声光提示电路18。声光提示电路18可以包括扬声器、发光二级管或其组合。

实施例四

图7示出了本实用新型实施例四提供的核辐射监测仪的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例四相关的部分。

与本实用新型实施例一不同，在本实用新型实施例四中，为了及时提示现场人员当前的电池电量信息，核辐射监测仪还包括：连接控制器15，在电池电路16中的电池电量低于预设值时向控制器15发出欠压信号的欠压检测电路19。

本实用新型提出的核辐射监测仪采用盖革-米勒计数管（G-M管）实现对射线粒子的采集，其结构简单且灵敏度高，使得该核辐射监测仪具有便携性，从而方便用户携带，可实现对环境核辐射的移动监测；再有，控制器采用型号为MSP430的超低功耗单片机，可使整机工作电流小于0.2mA，具有整机功耗低的优点；再有，可通过欠压检测电路实现对供电电池当前电量的实时检测，当出现电量低时及时发出提示，方便了现场人员使用；再有，可利用声光提示电路发出声光提示信号，提示现场人员监测结果，方便现场人员使用；再有，显示屏采用段码液晶显示屏，清晰易读且造价低；另外，输入电路采用贴膜键盘，美观舒适触感好，提高用户使用的体验性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核辐射监测仪，其特征在于，所述核辐射监测仪包括：

显示屏；

采集射线粒子的盖革-米勒计数管；

连接所述盖革-米勒计数管的高压驱动电路；

连接所述盖革-米勒计数管，根据所述盖革-米勒计数管采集到的射线粒子输出计数信号的粒子计数电路；

连接所述显示屏、所述高压驱动电路和所述粒子计数电路，通过控制所述高压驱动电路驱动所述盖革-米勒计数管工作并根据所述计数信号对射线粒子进行计数及分析后通过所述显示屏显示分析结果的控制器；

连接所述核辐射监测仪中各用电电路，将电池电压转换成各用电电路工作电压的电池电路。

2.如权利要求1所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述核辐射监测仪还包括：

连接所述控制器，接收用户操作信号的输入电路。

3.如权利要求2所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述输入电路是贴膜按键。

4.如权利要求1所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述核辐射监测仪还包括：

连接所述控制器，由所述控制器根据监测结果控制发出声光提示信息的声光提示电路。

5.如权利要求1所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述核辐射监测仪还包括：

连接所述控制器，在所述电池电路中的电池电量低于预设值时向所述控制器发出欠压信号的欠压检测电路。

6.如权利要求1至5任一项所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述控制器是一型号为MSP430的单片机。

7.如权利要求1至5任一项所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述显示屏是一段码液晶显示屏。

8.如权利要求1至5任一项所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述电池电路采用9V的层叠电池。

9.如权利要求1至5任一项所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述高压驱动电路包括：电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、N沟道金氧半场效晶体管Q1；

所述电感L1的第一端连接所述电池电路的输出端，所述电容C1和所述电容C2分别并联在所述电感L1的第二端和地之间；所述电感L1的第二端同时通过所述电感L2连接所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极；所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的源极通过所述电阻R1接地，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极通过所述电阻R1连接所述控制器的脉冲驱动信号输出端，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的栅极同时通过所述电阻R3接地，所述N沟道金氧半场效晶体管Q1的漏极同时连接所述二极管D1的阳极；所述二极管D1的阴极连接所述二极管D2的阳极，所述二极管D2的阴极通过所述电容C3接地；所述二极管D2的阴极同时顺次通过所述电阻R4和所述电阻R5连接所述盖革-米勒计数管的高压电极；所述电容C4并联在所述电阻R5的两端。

10.如权利要求1至5任一项所述的核辐射监测仪，其特征在于，所述粒子计数电路包括：电阻R6、电阻R7、电容C5、NPN型三极管Q2、二极管D3；

所述NPN型三极管Q2的集电极连接所述二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极连接所述控制器的计数信号接收端；所述NPN型三极管Q2的发射极接地；所述NPN型三极管Q2的基极通过所述电阻R7连接所述盖革-米勒计数管的收集电极；所述电容C5和所述电阻R6分别并联在所述盖革-米勒计数管的收集电极和地之间。

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