CN203705647U - 一种用于低能放射性同位素的检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于低能放射性同位素的检测电路，其中，低能放射性同位素放射的射线打到闪烁体后，能量被闪烁体吸收，转换为一定波长的光子，光子经光电倍增管放大后，变成电荷脉冲，所述检测电路包括：与光电倍增管相连用于对所述光电倍增管输出的电荷脉冲进行放大的放大器；与所述放大器及稳压基准源相连，将所述放大器输出的电压与稳压基准源提供的基准电压进行比较甄别，输出甄别电压的甄别阈比较器；与所述甄别阈比较器相连根据所述甄别电压输出负极性电荷脉冲信号的反符合电路。本实用新型可以有效地降低测量本底值，同时又不影响测量能量段信号的采集，同时能极大的提高对待测能量段射线的探测灵敏度，提高检测下限。

Description

一种用于低能放射性同位素的检测电路

技术领域

本实用新型涉及放射性物质检测领域，特别是涉及一种兼容气动电磁阀/电动电磁铁的用于低能放射性同位素的检测电路。

背景技术

目前放射性物质广泛应用于生产、科研、医疗、生物、实验室等各个领域，尤其作为药品，已被广泛地应用于国内外的临床应用中。如同位素I-125同位素主要制作成放射性籽源，植入治疗恶性肿瘤，是一种微创治疗方法，属于近距离内放射性治疗的一种。它具有操作简单、治疗效果好的优点，使其临床应用显示了广阔的前景。此法已在美国、欧洲及东南亚地区广泛使用。同位素I-131是目前治疗甲状腺疾病及肿瘤非常好的核素，是治疗甲亢和甲状腺癌的基本治疗方法。

放射性物质的广泛应用在给人类带来巨大福利的同时，也给人类的生产生活带来巨大的风险，由于辐射源的丢失、泄漏、以及违规操作引起的辐射事故时有发生。由于辐射看不见摸不着的特性，辐射监测就成为发现及判别辐射源的唯一手段。所谓辐射监测，是指为评价和控制辐射或放射性物质的照射，对剂量或污染所进行的测量及对测量结果的解释。对工作场所、人员以及环境进行放射性污染监测，便于及时发现放射性污染状况，决定是否需要采取去污或其它防护措施，使放射性污染引起的辐射水平降低到限值以内，并防止污染蔓延，以达到保护工作人员、环境及公众的安全的目的。放射性污染监测还能帮助发现生产或防护设施、设备、生产工艺或者操作中出现的问题，并予以纠正。

常规的伽玛射线检测仪都是采用总量法进行测量，其信号处理电路如图1，检测电路1'通常包括放大器11'、比较器12'和整形电路13'。由于伽玛射线本底辐射包含了地表辐射以及宇宙射线辐射，本底辐射能谱非常离散。采用总量法，由于本底计数率高，对特点同位素测量灵敏度受影响，检测下限无法进一步提高。如I-125其主要特征能量位于27～35keV之间，如果采用全能量段信号作为本底，测量下限会受到极大影响。所以常规的总量处理电路对特点能量，特别是低能射线的检测，检测下限无法有效提高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于低能放射性同位素的检测电路，用于解决现有技术中的检测电路对低能射线的检测时检测下限无法有效提高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于低能放射性同位素的检测电路，其中，低能放射性同位素放射的射线打到闪烁体后，能量被闪烁体吸收，转换为一定波长的光子，光子经光电倍增管放大后，变成电荷脉冲，所述检测电路包括：与光电倍增管相连用于对所述光电倍增管输出的电荷脉冲进行放大的放大器；与所述放大器及稳压基准源相连，将所述放大器输出的电压与稳压基准源提供的基准电压进行比较甄别，输出甄别电压的甄别阈比较器；与所述甄别阈比较器相连根据所述甄别电压输出负极性电荷脉冲信号的反符合电路。

作为本实用新型的一种优选方案，所述放大器包括依次相连的前置放大器、第一级放大器和第二级放大器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述基准电压的最大值高于待测放射性同位素能量辐射所达到的最大电压脉冲幅度电压值；所述基准电压的最小值低于电子学噪声以及非待测能量段辐射贡献的最小电压脉冲幅度电压值。

作为本实用新型的一种优选方案，所述甄别阈比较器包括：用于甄别所述放大器输出的电压中高于基准电压的最大值的上甄别阈比较器；用于甄别所述放大器输出的电压中低于基准电压的最小值的下甄别阈比较器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述稳压基准源连接有可调节稳压基准源提供的基准电压的大小的电位器或分压电阻。

作为本实用新型的一种优选方案，还包括与所述反符合电路相连用于对所述反符合电路输出的负极性电荷脉冲信号进行计数的计数电路或单片机。

作为本实用新型的一种优选方案，还包括连接在所述甄别阈比较器和所述反符合电路之间的整形电路。

如上所述，本实用新型的一种用于低能放射性同位素的检测电路，具有以下有益效果：

本实用新型的检测电路通过甄别阈比较器对电压进行甄别，再通过反符号电路的处理，把非测量能量段脉冲信号进行剔除，可以有效地降低测量本底值，同时又不影响测量能量段信号的采集，同时本实用新型能极大的提高对待测能量段射线的探测灵敏度，提高检测下限。

附图说明

图1显示为现有技术中的一种用于低能放射性同位素的检测电路的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种用于低能放射性同位素的检测电路的结构示意图。

元件标号说明

1'、1   检测电路

11'、11 放大器

12'     比较器

13'、14 整形电路

12      甄别阈比较器

13      反符合电路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型的目的在于提供一种用于低能放射性同位素的检测电路，用于解决现有技术中的检测电路对低能射线的检测时检测下限无法有效提高的问题。以下将详细描述本实用新型的一种用于低能放射性同位素的检测电路的原理和实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种用于低能放射性同位素的检测电路。

请参阅图2，为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于低能放射性同位素的检测电路，其中，低能放射性同位素放射的射线打到闪烁体后，能量被闪烁体吸收，转换为一定波长的光子，光子经光电倍增管放大后，变成电荷脉冲。具体地，所述检测电路1包括：放大器11、甄别阈比较器12、整形电路14以及反符合电路13。

所述放大器11与光电倍增管J1相连用于对所述光电倍增管J1输出的电荷脉冲进行放大。具体地，所述放大器11采用集成运算放大器，集成运算放大器对光电倍增管J1输出电荷量进行放大变为正极性的电压脉冲。

具体地，在本实施例中，所述放大器11包括依次相连的前置放大器、第一级放大器和第二级放大器，其中第一级放大器和第二级放大器构成主放大器。

所述放大器11的具体电路连接如下。

前置放大器（图2中所示N1）的第2引脚为负极输入端，与光电倍增管J1相连；第3引脚为正极输入端，连接电阻R2后接地；第6引脚为输出端，经电阻R3连接到第一级放大器；第7引脚连接电源正极V+；第4引脚连接电源正极V-；第1引脚和第5引脚空置。此外前置放大器连接有稳压整流、并联连接的电阻R1和电容C1，其中电阻R1和电容C1的一个公共端与第6引脚相连，电阻R1和电容C1的另一个公共端连接到第2引脚。

第一级放大器（图2中所示N2）的第2引脚为负极输入端，第2引脚经电阻R3连接到前置放大器的第6引脚；第一级放大器的第3引脚为正极输入端，连接电阻R5后接地；第一级放大器的第6引脚为输出端，经电阻R6连接到第二级放大器；第7引脚连接电源正极V+；第4引脚连接电源正极V-；第1引脚和第5引脚空置。此外第一级放大器连接有稳压整流、并联连接的电阻R4和电容C2，其中电阻R4和电容C2的一个公共端与第一级放大器的第6引脚相连，电阻R4和电容C2的另一个公共端连接到第一级放大器的第2引脚。

第二级放大器（图2中所示N3）的第2引脚为负极输入端，第2引脚经电阻R6连接到第一级放大器的第6引脚；第二级放大器的第3引脚为正极输入端，连接电阻R8后接地；第二级放大器的第6引脚为输出端，连接到比较器；第7引脚连接电源正极V+；第4引脚连接电源正极V-；第1引脚和第5引脚空置。此外第二级放大器连接有稳压整流、并联连接的电阻R7和电容C3，其中电阻R7和电容C3的一个公共端与第二级放大器的第6引脚相连，电阻R7和电容C3的另一个公共端连接到第二级放大器的第2引脚。

所述甄别阈比较器12与所述放大器11及稳压基准源相连，将所述放大器11输出的电压与稳压基准源提供的基准电压进行比较甄别，输出甄别电压。具体地，在本实施例中，所述基准电压的最大值高于待测放射性同位素能量辐射所达到的最大电压脉冲幅度电压值；所述基准电压的最小值低于电子学噪声以及非待测能量段辐射贡献的最小电压脉冲幅度电压值。

此外，在本实施例中，所述稳压基准源连接有可调节稳压基准源提供的基准电压的大小的电位器或分压电阻。

具体地，在本实施例中，所述甄别阈比较器12包括：用于甄别所述放大器11输出的电压中高于基准电压的最大值的上甄别阈比较器（图2中所示N4）以及用于甄别所述放大器11输出的电压中低于基准电压的最小值的下甄别阈比较器（图2中所示N5）。

具体地，所述甄别阈比较器12的具体电路如下。

上甄别阈比较器的第3引脚为负极输入端，与第二级放大器的第6引脚相连，第2引脚为正极输入端与可调电阻VR1相连，可调电阻VR1的一端接地，另一端连接电阻R9和二极管V1，电阻R9的另一端连接电源正极V+，二极管V1的另一端接地。上甄别阈比较器的第7引脚为输出端，连接电阻R10后连接电源VCC；上甄别阈比较器的第1引脚、第5引脚、第6引脚空置，第8引脚连接电源正极V+；第4引脚连接电源正极V-。

下甄别阈比较器的第3引脚为负极输入端，与第二级放大器的第6引脚相连，第2引脚为正极输入端与可调电阻VR2相连，可调电阻VR2的一端接地，另一端连接可调电阻VR1，下甄别阈比较器的第7引脚为输出端，连接电阻R11后连接电源VCC；下甄别阈比较器的第1引脚、第5引脚、第6引脚空置，第8引脚连接电源正极V+；第4引脚连接电源正极V-。

所述整形电路14连接在所述甄别阈比较器12和所述反符合电路之间。所述整形电路14包括对上甄别阈比较器输出的信号进行整形的第一整形电路（图2中所示U1A）和对下甄别阈比较器输出的信号进行整形的第二整形电路（图2中所示U1B）。所述第一整形电路和第二整形电路的结构相似，具体结构如图2所示，在此不再详述。

所述反符合电路13（图2中所示U2A）与所述甄别阈比较器12相连根据所述甄别电压输出负极性电荷脉冲信号。

所述反符合电路13的第1引脚和第2引脚为输出端，分别与第一整形电路和第二整形电路连接，第3引脚为输出端。

具体地，在本实施例中，还包括与所述反符合电路13相连（与第3引脚相连）用于对所述反符合电路13输出的负极性电荷脉冲信号进行计数的计数电路或单片机。

本实用新型的原理如下：本实用新型采用集成运算放大器对光电倍增管J1输出电荷量进行放大变为正极性的电压脉冲，该电压脉冲送给二个甄别阈比较器进行比较，其中一个是下甄别阈比较器，另一个是上甄别阈比较器，甄别阈比较器12的参考电压由精密稳压基准源提供，并通过电位器或分压电阻进行调节。上下甄别阈比较器基准电压值根据待测射线能量经放大器11放大后的具体电压脉冲幅度进行设置，下甄别阈比较器要求能阻止电子学噪声以及非待测能量段本底辐射贡献的低幅度电压脉冲，上甄别阈比较器参考电压应刚好高于待测能量辐射贡献的最大电压脉冲幅度电压值。然后让二个甄别阈比较器输出的电压脉冲信号进行反符合，只让放大器11输出的电压脉冲幅度在上下甄别阈基准电压之间时，符合电路才输出一个负极性的电荷脉冲，最后将该输出脉冲送计数电路或单片机进行计数处理。放大器11与比较器可根据检测放射性强度以及功耗的要求进行选择。

本实用新型的检测过程如下：射线打到闪烁体后，能量被闪烁体吸收，转换为一定波长光子，光子经光电倍增管J1放大后，变成电荷脉冲，该电荷脉冲经光电倍增管J1进入前置放大器的输入端（前置放大器的第2引脚），前置放大器把电荷脉冲放大为电压脉冲，再经第一级放大器、第二级放大器放大，送上甄别阈比较器和下甄别阈比较器进行比较，二路比较变为器输出两路信号经整形电路14和反符合电路13处理后，使得脉冲幅度只有触发下甄别阈而没有触发上甄别阈时，反符合电路13的输出端（第3引脚）才会输出一个负极性的电脉冲，该电脉冲最后送计数器电路进行统计运算。

综上所述，本实用新型的一种用于低能放射性同位素的检测电路，达到了以下有益效果：本实用新型的检测电路通过甄别阈比较器对电压进行甄别，再通过反符号电路的处理，把非测量能量段脉冲信号进行剔除，可以有效地降低测量本底值，同时又不影响测量能量段信号的采集，同时本实用新型能极大的提高对待测能量段射线的探测灵敏度，提高检测下限。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于低能放射性同位素的检测电路，其中，低能放射性同位素放射的射线打到闪烁体后，能量被闪烁体吸收，转换为一定波长的光子，光子经光电倍增管放大后，变成电荷脉冲，其特征在于，所述检测电路包括：

与光电倍增管相连用于对所述光电倍增管输出的电荷脉冲进行放大的放大器；

与所述放大器及稳压基准源相连，将所述放大器输出的电压与稳压基准源提供的基准电压进行比较甄别，输出甄别电压的甄别阈比较器；

与所述甄别阈比较器相连根据所述甄别电压输出负极性电荷脉冲信号的反符合电路。

2.根据权利要求1所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，所述放大器包括依次相连的前置放大器、第一级放大器和第二级放大器。

3.根据权利要求1所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，所述基准电压的最大值高于待测放射性同位素能量辐射所达到的最大电压脉冲幅度电压值；所述基准电压的最小值低于电子学噪声以及非待测能量段辐射贡献的最小电压脉冲幅度电压值。

4.根据权利要求3所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，所述甄别阈比较器包括：

用于甄别所述放大器输出的电压中高于基准电压的最大值的上甄别阈比较器；

用于甄别所述放大器输出的电压中低于基准电压的最小值的下甄别阈比较器。

5.根据权利要求1所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，所述稳压基准源连接有可调节稳压基准源提供的基准电压的大小的电位器或分压电阻。

6.根据权利要求1所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，还包括与所述反符合电路相连用于对所述反符合电路输出的负极性电荷脉冲信号进行计数的计数电路或单片机。

7.根据权利要求1所述的用于低能放射性同位素的检测电路，其特征在于，还包括连接在所述甄别阈比较器和所述反符合电路之间的整形电路。