CN207318732U - 一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统 - Google Patents

一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统 Download PDF

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Abstract

该一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，设置有用于检测辐射信号的剂量计，剂量计通过激发装置的激发，将得到的参数通过光耦合器件传输至主控单元，主控单元通过电信号连接方式与PC终端进行数据交互。该基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，由于光释光的测量装置主要用光激发，可在室温下测量，因此剂量计在常温下不受热自熄效应对剂量测量的影响，不会产生因退火引起的发光效率的变化；读出方法灵活，使用较强激发光源将信号快速读出，具有很高的灵敏度；测量时可不必每次清空陷阱的电子，能实现重复测量。不需要在测量点放置电子电路，避免了辐射对测量电路的损伤。

Description

一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统
技术领域
本实用新型涉及辐射测量技术领域，特别是涉及一种基于 LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统。
背景技术
辐射测量可以用于测量发光光源，比如太阳或者灯源，也可以用于测量反射光，比如地面或者水面的反射光。在太阳能行业中，可以应用于测量太阳能模拟器的光谱分布，配合专业的软件，可以测定是否符合AM1.5标准。
就目前而言，用于检测辐射强度的设备仪器体积较大，不便于可灵活使用，造成操作使用复杂，检测设备的灵敏度不高，显示的测量结果并不够准确，而且，现有的测量辐射的设备上的检测仪器大多存在较多的电子电路元件，在检测过程中辐射会对电子电路元件造成损伤，进而导致设备仪器受损。
因此，针对现有技术不足，提供一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统以解决现有技术不足甚为必要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，该基于 LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，由于光释光的测量装置主要用光激发，可在室温下测量，因此剂量计在常温下不受热自熄效应对剂量测量的影响，不会产生因退火引起的发光效率的变化；读出方法灵活，使用较强激发光源将信号快速读出，具有很高的灵敏度；测量时可不必每次清空陷阱的电子，能实现重复测量。同时，光纤剂量计体积可以做得很小，探测时可以弯曲，适合于辐射场的高精度测量。不需要在测量点放置电子电路，避免了辐射对测量电路的损伤。
本实用新型的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，设置有用于检测辐射信号的剂量计，剂量计通过激发装置的激发，将得到的参数通过光耦合器件传输至主控单元，主控单元通过电信号连接方式与PC终端进行数据交互；
所述主控单元包括信号放大单元和控制单元，信号放大单元将接收到的参数信号进行放大处理，并将处理后的所述参数信号传输至控制单元；
所述信号放大单元为光电倍增管，所述光电倍增管将电流脉冲经过单光子信号放大输出TTL脉冲信号，所述控制单元为STM32 主控模块，所述STM32主控模块分别对激光装置的发射、信号放大单元的信号接收处理和PC端的数据交互进行操控，所述激发装置为红外激光器，所述光耦合器件为Y形光纤线，Y形光纤线分为 A、B、C三个端口，A端口连接红外激光器，B端口连接光电倍增管，C端口插入剂量计的探头中。
具体而言的，所述光电倍增管的输入端和所述红外激光器的发射端均连接有滤光片。
进一步的，滤光片的内部设有激发光电路，激发光电路的输入端将接收的光信号连接至U307和U308运算放大器，通过U304 模拟信号开关控制，将放大后的信号与STM32输入的模拟信号OSL 输入U305进行比较，比较后的输出信号通过U301电源调压电路，并反馈至U305进行二次比较，反馈信号由U302和U306强电流开关控制传输至U303内进行转换，转换后的信号返回U305。
进一步的，所述信号放大单元内部的光电子信号放大电路的输入信号通过射频放大器U2和U3进行放大，放大后的信号连接至比较器U4内，所述比较器U4外连接有低触发器U1，所述低触发器U1外连接有单稳电路U5，所述光电子信号放大电路中由三端稳压器U6和电源极性转换器U7构成负压转换电路。
优选的，所述STM32主控模块连接有两个晶振电路，STM32 主控模块连接有SD存储模块，STM32主控模块的PC0端口、PC1 端口、PC2端口和PC3端口与U304和U302连接。
进一步的，所述剂量计包括壳体，壳体内腔设有暗盒，且暗盒内设置有用于测量辐射强度的LiMgPO4:Tm,Tb剂量片，壳体上开设有对应照射到所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片表面的通光孔，所述 LiMgPO4:Tm,Tb剂量片与Y形光纤线的C端口连接。
具体而言的，所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片由两层透明夹片和 LiMgPO4:Tm,Tb材料层组成，所述LiMgPO4:Tm,Tb材料层设置于所述两层透明夹片的夹层中。
本实用新型通过在生产过程中，该基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，由于光释光的测量装置主要用光激发，可在室温下测量，因此剂量计在常温下不受热自熄效应对剂量测量的影响，不会产生因退火引起的发光效率的变化；读出方法灵活，使用较强激发光源将信号快速读出，具有很高的灵敏度；测量时可不必每次清空陷阱的电子，能实现重复测量。同时，光纤剂量计体积可以做得很小，探测时可以弯曲，适合于辐射场的高精度测量。不需要在测量点放置电子电路，避免了辐射对测量电路的损伤。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
图1是本实用新型一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统的系统框图。
图2是图1中剂量计的剖视图。
图3是图2中LiMgPO4:Tm,Tb剂量片的结构示意图。
图4是本实用新型LiMgPO4:Tm,Tb的优化时间的测量图。
图5是本实用新型不同晒退时间的光释光发光曲线。
图6是激发装置中激发光电路的电路图。
图7是光电子信号放大的第一部分电路图。
图8是光电子信号放大的第二部分电路图。
图9是STM32主控模块的电路图。
图10是图1中Y形光纤剖面示意图。
从图1至图10中，包括：
1、剂量计；
11、壳体，12、暗盒，13、LiMgPO4:Tm,Tb剂量片，14通光孔；
131、LiMgPO4:Tm,Tb材料层，132、透明夹片。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例1。
如图1-10所示，一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，设置有用于检测辐射信号的剂量计1，剂量计1 通过激发装置的激发，将得到的参数通过光耦合器件传输至主控单元，主控单元通过电信号连接方式与PC终端进行数据交互。
本实用新型中选择激光器作为激发光源，选择光电倍增管作为光信号接收器；选择Y形光纤线作为光耦合器，并采用STM32 主控模块作为控制和数据采集的核心器件，并设计合适的后端信号放大电路，以提高系统的测量灵敏度；测试系统通过USB接口与计算机连接，传输数据和指令信号；计算机通过STM32对系统各部分实现激发、采样的同步触发和控制，最终形成完整的便携式光释光剂量测量系统。光释光材料封装在光纤的C端，形成辐射探头，经过一个光纤耦合连接单元分为两路，A端连接红外激光器，B端连接光电倍增管。为避免激发光信号进入光电倍增管，采用滤光片置于光电倍增管之前，使光释光信号与激发光分离。光电倍增管的电流脉冲经过单光子信号放大器后，变成电压TTL脉冲信号，被计算机控制的计数器采集。
将剂量计1的探头置于γ源辐射场内、辐照到预定的剂量后，打开激发光源进行激发，材料发出的光经光电二极管采集放大处理后，得到发光强度与辐射剂量的关系。以不同的剂量辐照，确定剂量计1电信号与辐照剂量的关系，并研究剂量率、环境温度、激发参数等对剂量计1的影响。
所述主控单元包括信号放大单元和控制单元，信号放大单元将接收到的参数信号进行放大处理，并将处理后的所述参数信号传输至控制单元。
所述信号放大单元为光电倍增管，所述光电倍增管将电流脉冲经过单光子信号放大输出TTL脉冲信号，所述控制单元为STM32 主控模块，所述STM32主控模块分别对激光装置的发射、信号放大单元的信号接收处理和PC端的数据交互进行操控，所述激发装置为红外激光器，所述光耦合器件为Y形光纤线，Y形光纤线分为 A、B、C三个端口，A端口连接红外激光器，B端口连接光电倍增管，C端口插入剂量计1的探头中。Y形光纤线为三通道或四通道光纤线
所述光电倍增管的输入端和所述红外激光器的发射端均连接有滤光片。
滤光片的内部设有激发光电路，激发光电路的输入端将接收的光信号连接至U307和U308运算放大器，通过U304模拟信号开关控制，将放大后的信号与STM32输入的模拟信号OSL输入U305 进行比较，比较后的输出信号通过U301电源调压电路，并反馈至 U305进行二次比较，反馈信号由U302和U306强电流开关控制传输至U303内进行转换，转换后的信号返回U305。
所述信号放大单元内部的光电子信号放大电路的输入信号通过射频放大器U2和U3进行放大，放大后的信号连接至比较器U4 内，所述比较器U4外连接有低触发器U1，所述低触发器U1外连接有单稳电路U5，所述光电子信号放大电路中由三端稳压器U6 和电源极性转换器U7构成负压转换电路。
所述STM32主控模块连接有两个晶振电路，STM32主控模块连接有SD存储模块，STM32主控模块的PC0端口、PC1端口、PC2 端口和PC3端口与U304和U302连接。
所述剂量计1包括壳体11，壳体11内腔设有暗盒12，且暗盒12内设置有用于测量辐射强度的LiMgPO4:Tm,Tb剂量片13，壳体11上开设有对应照射到所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片13表面的通光孔14，所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片13与Y形光纤线的C端口连接。
所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片13由两层透明夹片132和 LiMgPO4:Tm,Tb材料层131组成，所述LiMgPO4:Tm,Tb材料层131 设置于所述两层透明夹片132的夹层中。
探测时采用了光释光优化条件。晒退和测量时的光源使用激光器，功率为200mW/cm2，中心波长为532nm。光释光衰退曲线的测量时间为10s-100s。图3中表示测量时间为50s的光释光曲线。为了彻底清空陷阱中的俘获电子，在样品辐照前进行长时间的充分晒退是有必要的。不同晒退时间后测量的光释光发光曲线，可见，随着晒退时间的增加，光释光发光曲线的强度逐步减少，当晒退时间达到20s时，光释光发光曲线的强度接近本底，可以认为20s的晒退时间可以把陷阱中的俘获电子全部清空。因此，晒退方法为用激发光源晒退20s，以达到清空陷阱中电子的目的。
本实用新型该基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，由于光释光的测量装置主要用光激发，可在室温下测量，因此剂量计1在常温下不受热自熄效应对剂量测量的影响，不会产生因退火引起的发光效率的变化；读出方法灵活，使用较强激发光源将信号快速读出，具有很高的灵敏度；测量时可不必每次清空陷阱的电子，能实现重复测量。同时，剂量计1体积可以做得很小，探测时可以弯曲，适合于辐射场的高精度测量。不需要在测量点放置电子电路，避免了辐射对测量电路的损伤。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，其特征在于：设置有用于检测辐射信号的剂量计，剂量计通过激发装置的激发，将得到的参数通过光耦合器件传输至主控单元，主控单元通过电信号连接方式与PC终端进行数据交互；
所述主控单元包括信号放大单元和控制单元，信号放大单元将接收到的参数信号进行放大处理，并将处理后的所述参数信号传输至控制单元；
所述信号放大单元为光电倍增管，所述光电倍增管将电流脉冲经过单光子信号放大输出TTL脉冲信号，所述控制单元为STM32主控模块，所述STM32主控模块分别对激光装置的发射、信号放大单元的信号接收处理和PC端的数据交互进行操控，所述激发装置为红外激光器，所述光耦合器件为Y形光纤线，Y形光纤线分为A、B、C三个端口，A端口连接红外激光器，B端口连接光电倍增管，C端口插入剂量计的探头中；
所述光电倍增管的输入端和所述红外激光器的发射端均连接有滤光片；
滤光片的内部设有激发光电路，激发光电路的输入端将接收的光信号连接至U307和U308运算放大器，通过U304模拟信号开关控制，将放大后的信号与STM32输入的模拟信号OSL输入U305进行比较，比较后的输出信号通过U301电源调压电路，并反馈至U305进行二次比较，反馈信号由U302和U306强电流开关控制传输至U303内进行转换，转换后的信号返回U305。
2.根据权利要求1所述的一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，其特征在于：所述信号放大单元内部的光电子信号放大电路的输入信号通过射频放大器U2和U3进行放大，放大后的信号连接至比较器U4内，所述比较器U4外连接有低触发器U1，所述低触发器U1外连接有单稳电路U5，所述光电子信号放大电路中由三端稳压器U6和电源极性转换器U7构成负压转换电路。
3.根据权利要求2所述的一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统，其特征在于：所述STM32主控模块连接有两个晶振电路，STM32主控模块连接有SD存储模块，STM32主控模块的PC0端口、PC1端口、PC2端口和PC3端口与U304和U302连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计，其特征在于：所述剂量计包括壳体，壳体内腔设有暗盒，且暗盒内设置有用于测量辐射强度的LiMgPO4:Tm,Tb剂量片，壳体上开设有对应照射到所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片表面的通光孔，所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片与Y形光纤线的C端口连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计，其特征在于：所述LiMgPO4:Tm,Tb剂量片由两层透明夹片和LiMgPO4:Tm,Tb材料层组成，所述LiMgPO4:Tm,Tb材料层设置于所述两层透明夹片的夹层中。
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