CZ30150U1

CZ30150U1 - Solid-state sensor-based personal digital dosimeter

Info

Publication number: CZ30150U1
Application number: CZ2016-32878U
Authority: CZ
Inventors: Milan Semmler; Petr Voleš; Kateřina Dučevová; Ondřej Konček; Ondřej Semmler; Miroslav Havránek; Martin Hejtmánek; Zdenko Janoška; Vladimír Kafka; Michal Marčišovský; Gordon Neue; Lukáš Tomášek; Václav Vrba; František Virdzek; Lukáš Džbánek
Original assignee: UJP PRAHA a.s.
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2016-12-13

Description

Oblast technikyTechnical field

Osobní digitální dozimetr na bázi polovodičového senzoru řeší problematiku stanovení celkových dávkových ekvivalentů a příkonu dávkových ekvivalentů záření alfa, beta a gama pro široké spektrum hodnot, které začíná na úrovni pozadí (pSv/hod) a končí na úrovni příkonů srovnatelných s příkony havárií jaderných elektráren (> 100 Sv/hod). Jedná se o rozšíření stávající oblasti detekce pomocí nové technologie získávání a zpracování signálů přímo i nepřímo ionizujícího záření v polovodičové vrstvě a jeho následné zpracování pro stanovení příslušné dozimetrické veličiny.Personal digital dosimeter based on semiconductor sensor solves the problem of determination of total dose equivalents and power input of alpha, beta and gamma radiation dose equivalents for a wide range of values starting at background level (pSv / h) and ending at power level comparable to nuclear power plant > 100 Sv / hr). It is an extension of the existing detection area using a new technology of acquisition and processing of signals directly and indirectly ionizing radiation in the semiconductor layer and its subsequent processing to determine the respective dosimetric quantity.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Oblast osobní dozimetrie je historicky téměř stejně stará jako objev ionizujícího záření. Existuje nepřeberné množství různých typů osobních detektorů, založených především na změně fyzikálních vlastností detekční vrstvy v důsledku působení ionizujícího záření. Změna vlastností může být okamžitě detekována - většinou elektronickým systémem napojeným na citlivou detekční vrstvu, nebo vyhodnoceno ex-post poté, co příslušné detekční medium obdrží příslušnou dávku záření. Dále je detektory možné rozdělit na prahové - odezva se projeví až po dosažení minimální prahové úrovně, a bezprahové. Na základě této velice zjednodušené kategorizace lze obecně osobní dozimetry rozdělit na okamžité a integrální. Okamžité osobní detektory jsou takové, které poskytují prakticky okamžitou odezvu měřené dozimetrické veličiny - okamžitá v tomto smyslu znamená v časovém rozmezí několik sekund a řadí se mezi bezprahové. Tyto detektory nejčastěji vyhodnocují okamžitý stav radiační situace v době záření formou krátkodobé integrace elektrického signálu generovaného detekční vrstvou.Historically, personal dosimetry is almost as old as the discovery of ionizing radiation. There are a plethora of different types of personal detectors, based primarily on changing the physical properties of the detection layer due to the action of ionizing radiation. The change in properties can be detected immediately - usually by an electronic system connected to a sensitive detection layer, or ex-post evaluated after the appropriate detection medium receives the appropriate dose of radiation. Furthermore, the detectors can be divided into thresholds - the response will not take effect until the minimum threshold is reached, and the threshold-free ones. Based on this very simplified categorization, personal dosimeters can generally be divided into instantaneous and integral dosimeters. Instantaneous personal detectors are those that provide a virtually instantaneous response of a measured dosimetric quantity - instantaneous in this sense means a few seconds within a time span and ranks as a threshold-free. These detectors most often evaluate the current state of the radiation situation at the time of radiation in the form of short-term integration of the electrical signal generated by the detection layer.

Druhá skupina - integrální dozimetry jsou vystaveny dlouhodobému působení, nej častěji v řádu několika týdnů, a následně ex-post vyhodnocovány pomocí externích čtecích zařízení. Tyto detektory se lze nalézt jak v prahové, tak i bezprahové kategorii. Existuje i skupina detektorů, která obě kategorie integruje. Jedná se o zařízení na bázi dlouhodobé elektronické integrace okamžitých detektorů.The second group - integral dosimeters are exposed to long-term exposure, most often in a matter of several weeks, and subsequently ex-post evaluated using external reading devices. These detectors can be found in both the threshold and threshold-free categories. There is also a detector group that integrates both categories. It is a device based on long-term electronic integration of instantaneous detectors.

Základním důvodem pro rozdělení do výše uvedených kategorií je dosavadní nemožnost překrytí široké oblasti dávek a dávkových příkonů jedním typem detektorů v důsledku nelinearity odezvy u okamžitých detektorů. Okamžité osobní detektory využívají elektronické zpracování vstupního signálu a pomocí kalibrace jeho převedení na příslušnou dozimetrickou hodnotu. Linearity je dosahováno jen v omezené oblasti dávkových příkonů, poté detektor buď přechází do nelineární odezvy, nebo do stavu saturace, čímž je vyhodnocení měřené veličiny mimo oblast lineární odezvy značně komplikované, především pak v oblastech vysokých dávkových příkonů. Tento nedostatek stávajících okamžitých detektorů plyne především z důvodu nelineární odezvy senzorové vrstvy a velice nízké radiační odolnosti vyhodnocovací elektroniky, jež není schopna poskytnout adekvátní informaci v oblasti vyšších dávek z důvodu jejího nevratného kolapsu v důsledku ozáření.The basic reason for the division into the above categories is the hitherto inability to overlap a wide range of doses and dose rates with one type of detector due to the non-linearity of the response of instant detectors. Instantaneous personal detectors use electronic processing of the input signal and by calibrating it to the appropriate dosimetric value. Linearity is achieved only in a limited dose rate range, after which the detector either enters a non-linear response or a saturation state, making the evaluation of the measured quantity outside the linear response range very complicated, especially in high dose rate areas. This lack of existing instantaneous detectors results mainly from the non-linear response of the sensor layer and the very low radiation resistance of the evaluation electronics, which is unable to provide adequate information in the higher dose area due to its irreversible collapse due to radiation.

Oblast osobní dozimetrie vysokých dávek je doménou integrálních dozimetrů, které jsou založeny na trvalé nebo dočasné změně ozařovaného materiálu a následném porovnání s etalonem získaným v kalibrační laboratoři. Také v oblasti integrálních dozimetrů existuje značné množství typů a metodik vyhodnocení - TLD, filmy, organické detektory, sklo, chemické detektory. Některé z uvedených typů jsou i velice omezeně využívány při měření nízkých dávkových příkonů, nicméně jejich základním nedostatkem je poměrně dlouhé časové období mezi reálným okamžikem měření a okamžikem jeho vyhodnocení, který je typicky pro nízké dávkové příkony v řádu několika týdnů, a jsou proto využívány standardně pro dlouhodobé monitorování osob vyskytujících se v prostorách s nízkým dávkovým příkonem. Další nevýhodou integrálních dozimetrů je praktická nemožnost stanovení dávkových příkonů, neboť všechny typy jsou kalibrovány na celkovou absorbovanou dávku a v případě významné závislosti na dávkovém příkonu nejsou pro potřeby monitorování osob použitelné.The area of personal dosimetry of high doses is the domain of integral dosimeters, which are based on permanent or temporary change of irradiated material and subsequent comparison with a standard obtained in a calibration laboratory. Also in the area of integral dosimeters there are a large number of types and methodologies of evaluation - TLD, films, organic detectors, glass, chemical detectors. Some of these types are used very rarely in low dose rate measurement, but their basic drawback is the relatively long time period between the real time of measurement and the time of evaluation, which is typically low dose rates in the order of several weeks and is therefore standard for long-term monitoring of people in low-dose areas. Another disadvantage of integral dosimeters is the practical impossibility of determining dose rates since all types are calibrated to the total absorbed dose and are not usable for monitoring purposes in the case of significant dose rate dependence.

- 1 .- 1.

CZ 30150 UlCZ 30150 Ul

Společnou nevýhodou dnes existujících obou typů osobních dozimetrických přístrojů je jejich autonomní užití a neexistence možnosti svázání dozimetrické veličiny s polohou, v níž byla změřena. Vzhledem k historické povaze osobního monitorování jako podkladu pro ocenění radiační bezpečnosti vztažené k jednotlivci a nemožnosti technicky kontinuálně vzdáleně monitorovat širokou skupinu osob, nebyla u stávajících technických řešení požadována funkce kontinuálního vyhodnocení okamžitých výsledků široké skupiny obyvatel a jednalo se pouze o autonomní zařízení maximálně s možností off-line kontroly více osob při následných analýzách.A common disadvantage of both existing types of personal dosimetric devices is their autonomous use and the absence of the possibility to bind the dosimetric quantity with the position in which it was measured. Due to the historical nature of personal monitoring as a basis for the evaluation of radiation safety related to an individual and the impossibility to continuously monitor a wide group of persons technically continuously, the existing technical solutions did not require continuous evaluation of immediate results of a wide population. -Line checks of multiple persons in subsequent analyzes.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny osobním digitálním dozimetrem na bázi polovodičového senzoru, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje alespoň jeden segmentovaný senzor pro měření dávkového ekvivalentu od 10 mikroSv/hod do 100 Sv/hod v přímém směru dopadajícího záření, připojený k vyčítacímu vícekanálovému čipu spojenému s vyhodnocovacím mikrokontrolérem a interní pamětí, které jsou umístěny na základní desce plošných spojů, opatřené napájecí baterií, zobrazovacím displejem a komunikačním konektorem a j sou vložené do pevného krytu.The above disadvantages are largely overcome by a personal digital dosimeter based on a semiconductor sensor, according to this technical solution. Its essence is that it contains at least one segmented sensor for measuring the dose equivalent from 10 microSv / h to 100 Sv / h in the direct direction of incident radiation, connected to a readout multichannel chip connected to the evaluation microcontroller and internal memory, which are located on the motherboard printed circuit board, equipped with a power battery, a display display and a communication connector are also inserted into the fixed housing.

Ve výhodném provedení obsahuje osobní digitální dozimetr alespoň dva segmentované senzory pro měření dávkového ekvivalentu od 10 mikroSv/hod do 100 Sv/hod v různých směrech dopadajícího záření.In a preferred embodiment, the personal digital dosimeter comprises at least two segmented sensors to measure a dose equivalent of from 10 microSv / h to 100 Sv / h in different directions of incident radiation.

Segmentovaný senzor může být stripový nebo pixelový.The segmented sensor can be strip or pixel.

Osobní digitální dozimetr je s výhodou opatřen modulem pro stanovení přesné polohy a času a dalším modulem pro externí komunikace pro přenos naměřené hodnoty do externího monitorovacího systému.The personal digital dosimeter is preferably provided with an accurate position and time module and another external communication module for transmitting the measured value to an external monitoring system.

Vyčítací vícekanálový čip a mikrokontrolér ve výhodném provedení obsahují prostředek pro konfiguraci, kalibraci, vyhodnocení, zápis a čtení dat do/z interní paměti, zobrazení hodnoty na zobrazovacím displeji a export dat do nadstavbových systémů, mikrokontrolér může obsahovat další prostředek pro čtení dat z modulu stanovení přesné polohy a času, zobrazení hodnoty polohy a přesného času na zobrazovacím displeji a export polohy a času měření do nadstavbových systémů, mikrokontrolér může obsahovat ještě další prostředek pro zápis dat do modulu externí komunikace a jejich přenos na externí monitorovací systémy.The read-out multichannel chip and microcontroller in a preferred embodiment comprise means for configuring, calibrating, evaluating, writing and reading data to / from internal memory, displaying the value on the display screen and exporting data to the superstructure systems. accurate position and time, displaying position value and accurate time on the display and exporting position and time measurements to the superstructure systems, the microcontroller may contain yet another means for writing data to the external communication module and transferring it to external monitoring systems.

Technické řešení spočívá ve využití základní segmentované polovodičové detekční vrstvy na bázi křemíku - senzoru, s možností implantace dalších konverzních vrstev, jako CdTe, Be, GaAs a podobně, doplněné o radiačně odolný vyčítací čip s nízkou spotřebou, řídicí mikrokontrolér s vyhodnocovací elektronikou, napájecí zdroj, digitální zobrazovací jednotka a paměť pro uchování měřených hodnot. Tuto základní měřicí jednotku je možné doplnit o modul pro stanovení přesné polohy a komunikační modul pro kontinuální přenos měřené veličiny na vzdálený externí monitorovací nebo dohlížecí systém. Výše uvedené prvky jsou umístěné na základní PCB desce, která je vloženo do kompaktního vnějšího umělohmotného krytu. Umělohmotný kryt může být pro další minimalizaci vnějšího rušení doplněn o kovovou mezivrstvu případně být celokovový pro zajištění větší mechanické odolnosti.The technical solution consists in using a basic segmented semiconductor detection layer based on silicon - sensor, with the possibility of implantation of other conversion layers such as CdTe, Be, GaAs and the like, supplemented by low-consumption radiation-resistant chip, control microcontroller with evaluation electronics, power supply , digital display and memory for storing measured values. This basic measuring unit can be supplemented with a module for determining the exact position and a communication module for continuous transmission of the measured quantity to a remote external monitoring or supervisory system. The above elements are located on a base PCB that is inserted into a compact outer plastic housing. The plastic housing can be supplemented with a metal interlayer to further minimize external interference, or be all-metal to provide greater mechanical resistance.

Základním detekčním prvkem je polovodičový segmentový senzor. Segmentace může být realizována pomocí liniových segmentů tzv. stripové detektory nebo pomocí maticových segmentů tzv. pixelové detektory. Segmentovaný senzor je pomocí wire-bondingu spojen s vyčítacím čipem. Spojení je 1:1 tzn., že každý segment je k vyčítacímu čipu připojen právě jedním spojem. Jedná se o spoje velikosti řádu desítek mikrometrů. Takto vytvořený komplex senzor-ěip tvoří primární detekční jednotku, která je umístěna na PCB desce. Na desku je samozřejmě možné umístit více takových primárních detekčních jednotek, což bude analyzováno v příkladech uskutečnění technického řešení. Z důvodu zajištění možnosti monitorování velkých dávkových příkonů je pro technické řešení použit speciálně vyvinutý 32 kanálový vyčítací čip s vysokou radiační odolností, jež v případě osobní dozimetrie nemá zásadní význam, a linearitou odezvy v širo50 kém spektru dávkových příkonů, která je však pro aplikaci v osobní dozimetrii kritická. Vzhledem ke skutečnosti, že letální dávkový ekvivalent u člověka se pohybuje v oblasti 7 Sv a stanThe basic detection element is a semiconductor segment sensor. Segmentation can be realized by means of line segments called strip detectors or by means of matrix segments called pixel detectors. The segmented sensor is connected to the reading chip by wire bonding. The connection is 1: 1, ie each segment is connected to the reading chip by just one link. These are joints of the order of tens of micrometers. The sensor-β1 complex thus formed forms a primary detection unit, which is located on a PCB board. Of course, it is possible to place a plurality of such primary detection units on the board, which will be analyzed in the Examples. To ensure high dose rate monitoring capabilities, a specially developed 32 channel reader chip with high radiation resistance, which is not critical for personal dosimetry, and linearity of response across a wide range of dose rates, but for personal application critical dosimetry. Due to the fact that the lethal dose equivalent in man is in the range of 7 Sv and tent

CZ 30150 Ul dardní elektronické součástky vykazují radiační odolnost minimálně o řád vyšší, je možné pro následné vyhodnocení vyčtených signálů použít standardní mikrokontrolér a případně i další standardní elektronické součástky, které nejsou speciálně navrženy pro oblast vysokých celkových dávek. Osobní dozimetr je navíc vybaven napájecí baterií, jednoduchým displejem s možností zobrazení aktuální nebo integrované hodnoty, lokální pamětí pro uchování dat a komunikačním rozhraním pro připojení externích jednotek či zařízení.CZ 30150 Standard electronic components have a radiation resistance of at least one order higher, it is possible to use a standard microcontroller and possibly other standard electronic components that are not specially designed for the high total dose range for subsequent evaluation of the read signals. In addition, the Personal Dosimeter is equipped with a power battery, a simple display with the option of displaying the current or integrated value, a local memory for data storage and a communication interface for connecting external units or devices.

Výše uvedené základní technické řešení odstraňuje primární nedostatek okamžitých detektorů nelinearitu v širokém pásmu dávkových příkonů. Další nedostatek- autonomitu odstraňuje doplnění základního řešení o následné rozšiřující funkce - stanovení lokální polohy a možnost kontinuálního exportu dat do monitorovacích systémů. Popis tohoto technické řešení bude předmětem jednoho z příkladů uskutečnění technického řešení.The above-mentioned basic technical solution eliminates the primary drawback of instantaneous non-linearity detectors in a wide range of dose rates. Another lack of autonomy is eliminated by supplementing the basic solution with subsequent extension functions - local position determination and the possibility of continuous data export to monitoring systems. The description of this technical solution will be the subject of one example of realization of the technical solution.

Navrhovaný osobní digitální dozimetr na bázi polovodičového senzoru překlenuje nedostatky obou typů detektorů, neboť dovoluje monitorovat v celé reálně se vyskytující škále dávkových příkonů v lineární odezvě, následně tuto hodnotu integrovat, okamžitě zobrazovat a dlouhodobě archivovat. Jeho výhodou je také zachování kompaktního rozměru, s možností rozšíření o integraci polohy, v níž je hodnota měřena, a případná další rozšíření individuálních personálních měření o možnost vzdáleného monitorování každého přístroje pomocí integrace GSM modulu a sledování radiační situace na velkém vzorku obyvatelstva na rozsáhlém území.The proposed personal digital dosimeter based on a semiconductor sensor bridges the shortcomings of both types of detectors by allowing the monitoring of the whole range of dose rates in a linear response, then integrating, displaying and archiving for a long time. Its advantage is also the maintenance of a compact dimension, with the possibility of extension by integration of the position in which the value is measured, and possible further extension of individual personnel measurements by the possibility of remote monitoring of each device by GSM module integration and radiation situation monitoring on a large sample of population.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Příklady provedení osobního digitálního dozimetru na bázi polovodičového senzoru jsou popsány na příkladech konkrétního provedení s pomocí přiložených výkresů, kde:Exemplary embodiments of a personal digital dosimeter based on a semiconductor sensor are described in the specific embodiments with the aid of the attached drawings, where:

Obr. 1. - Základní verze technického řešení s jednou základní detekční jednotkou.Giant. 1. - Basic version of the technical solution with one basic detection unit.

Obr. 2. - Základní verze technického řešení s více základními detekčními jednotkou.Giant. 2. - Basic version of technical solution with more basic detection unit.

Obr. 3. - Řez základní verzí technického řešení s více základními detekčními jednotkou.Giant. 3. - Cross-section of the basic version of the technical solution with more basic detection unit.

Obr. 4. - Kompletní verze technického řešení s více základními detekčními jednotkami. Modulem pro stanovení přesné polohy a času a modulem pro externí komunikaciGiant. 4. - Complete version of technical solution with more basic detection units. Exact position and time module and external communication module

Obr. 5. - Komplexní řešení připojení více osobních digitálních dozimetrů do jednotné monitorovací sítě.Giant. 5. - Comprehensive solution for connecting multiple personal digital dosimeters to a single monitoring network.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Osobní digitální dozimetr na bázi polovodičového senzoru je v základní verzi technického řešení uveden na Obr. 1. Je tvořen jedním stripovým segmentovým senzorem 2 se se 32 měřicími kanály pevně spojeným s vyčítacím 32 kanálovým čipem 3 pomocí wire-bondingu. Tato základní detekční vrstva je připojena k základní PCB desce 6, na níž je ještě integrován vyhodnocovací mikrokontrolér 4, interní paměť 5, zobrazovací displej 8, napájecí baterie 7 a komunikační konektor 9. Celé zařízení je umístěno v pevném vnějším krytu 10. který je pro běžné aplikace umělohmotná s vnitřní kovovou stínící vrstvou. Pro náročnější použití v extrémnějších podmínkách je detektor umístěn v analogickém kovovém pevném vnějším krytu 10. V tomto jednoduchém základním technickém řešení je použití SW prostředek 13, který umožňuje efektivně měřit příkon dávkového ekvivalentu v požadovaném rozsahu s omezením, že je detektor účinný pouze v přímém směru dopadu ionizujícího záření. SW prostředek 13 je při zapnutí detektoru nahrán z interní paměti 5 do mikrokontroléru 4, včetně všech kalibračních konstant, jež jsou do interní paměti 5 nahrány z vnějšího osobního počítače kabelem připojeným ke komunikačnímu konektoru 9. V mikrokontroléru 4 je implementováno komunikační rozhraní USB, nicméně je možné využít i rozhraní jiného definovaného požadavky konečného uživatele. Vyčítací mechanismus využívá standardu algoritmu SPI (Seriál Peripheral Interface) pro čtení dat v 16 bitové škále z každého z 32 kanálů vyčítacího čipu 3. Vzhledem k úplné nezávislosti každého z 32 kanálů je možné SW oddělit diskriminační úroveň libovolného kanálu, a tím docílit různé senzitivity každého kanálu na různé typy či energie jednotlivých dopadajících částic přímo či nepřímo ionizujícího záření. Pro eliminaci chyby v důsledku statistického chování jednotlivých kanálů je možné také odezvyPersonal digital dosimeter based on semiconductor sensor is in the basic version of the technical solution shown in Fig. 1. It consists of one strip segment sensor 2 with 32 measuring channels fixedly connected to a reading 32 channel chip 3 by means of wire-bonding. This base detection layer is connected to the base PCB 6, on which the evaluation microcontroller 4, the internal memory 5, the display 8, the battery 7 and the communication connector 9 are integrated. common plastic application with inner metal shielding layer. For more demanding use in more extreme conditions, the detector is housed in an analogous metal rigid outer housing 10. In this simple basic technical solution, the use of SW means 13 is possible to efficiently measure dose equivalent power in the desired range with the limitation that the detector is only direct impact of ionizing radiation. When the detector is switched on, the SW 13 is loaded from the internal memory 5 to the microcontroller 4, including all calibration constants that are loaded into the internal memory 5 from an external personal computer by a cable connected to the communication connector 9. USB interface is implemented in microcontroller 4 it is also possible to use an interface defined by other end user requirements. The readout mechanism uses the SPI (Serial Peripheral Interface) algorithm standard to read data on a 16-bit scale from each of the 32 channels of the reader chip 3. Because of the complete independence of each of the 32 channels, the discriminatory level of any channel can be separated. channel to different types or energies of individual incident particles directly or indirectly ionizing radiation. Responses are also possible to eliminate errors due to the statistical behavior of individual channels

-3CZ 30150 Ul více kanálů se stejně nastavenými parametry detekce integrovat, případně na nich aplikovat statistické funkce eliminující odchylky jednoho či více kanálů - průměr, střední hodnota, medián apod. Dále je možné dlouhodobě, tj. v časovém rozmezí desítek dnů, lokálně na interní paměti 5 archivovat hodnoty jednotlivých měření. Všechny výše uvedené možnosti jsou následně zobrazovány na zobrazovacím displeji 8 a je také možné je exportovat do externích nadstavbových vyhodnocovacích nebo monitorovacích systémů 21.-350 30150 Ul to integrate multiple channels with the same detection parameters, or to apply statistical functions to eliminate deviations of one or more channels - average, mean, median, etc. It is also possible to locate internally on the internal memory 5 to archive the values of individual measurements. All of the above options are then displayed on the display display 8 and can also be exported to external upgrade evaluation or monitoring systems 21.

Technickým rozšířením základního řešení dle Obr 1. je nové geometrické uspořádání základního řešení použitím dvou a více základních detekčních vrstev - segmentového senzoru 2 a vícekanálového vyčítacího čipu 3 společně na jedné základní PCB desce 6 se společnými ostatními prvky dle základního technického řešení - mikrokontrolér 4, interní paměť 5, zobrazovací displej 8, napájecí baterie 7 a SW prostředek 13. Uvedené uspořádání s více detektory je uvedeno na Obr. 2 a Obr. 3. Toto technické provedení umožňuje korigovat omezení směrové účinnosti jedné detekční vrstvy.Technical extension of the basic solution according to Fig. 1 is a new geometric arrangement of the basic solution using two or more basic detection layers - segment sensor 2 and multichannel reader chip 3 together on one PCB board 6 with common other elements according to basic technical solution - microcontroller 4, internal a memory 5, a display 8, a power battery 7 and a SW means 13. Said multi-detector arrangement is shown in FIG. 2 and FIG. 3. This technical embodiment makes it possible to correct the limitations of the directional efficiency of one detection layer.

Oba výše uvedené příklady technického provedení je možné rozšířit o dva na sobě nezávislé moduly - modul 11 pro stanovení přesné polohy a času, který je v daném technickém provedení tvořen modulem GSM, a další modul 12 externí komunikace, který v konkrétním technickém řešení tvoří modul GPS. Toto technické řešení neomezuje použití jiných dostupných technických prostředků v budoucnosti, například jednotek určování polohy Galileo nebo jiný typ bezdrátové komunikace. Oba moduly 11, 12 mohou být integrovány přímo na základní PCB desce 6. V případě integrace modulu 11 pro stanovení přesné polohy a času je mikrokontrolér 4 doplněn o SW prostředek 14. v případě integrace dalšího modulu 12 pro externí komunikaci je mikrokontrolér 4 doplněn o SW prostředek 15. Konečné uspořádání je uvedeno na Obr. 4.Both of the above examples can be extended by two independent modules - a module 11 for determining the exact position and time, which in the present embodiment consists of a GSM module, and another module 12 external communication, which in a specific technical solution consists of a GPS module . This technical solution does not limit the use of other available technical means in the future, such as Galileo positioning units or other type of wireless communication. Both modules 11, 12 can be integrated directly on the motherboard 6. In the case of integration of the module 11 for determining the exact position and time, the microcontroller 4 is supplemented with SW 14. In the case of integration of another module 12 for external communication The final arrangement is shown in FIG. 4.

Na Obr. 5 je schematicky uvedeno komplexní řešení se třemi detektory 2, společnou vyhodnocovací částí, modulem pro stanovení přesné polohy a času, modulem externí komunikace, návaznými SW prostředky pro vyhodnocení a přenos získaných dat, navazujícím monitorovacím centrem a možností připojení dalších osobních digitálních dozimetrů do jednotné komunikační sítě.In FIG. 5 schematically presents a complex solution with three detectors 2, a common evaluation part, a module for determining the exact position and time, an external communication module, related SW means for evaluation and transmission of acquired data, a follow-up monitoring center and the possibility of connecting other personal digital dosimeters to a unified communication network.

Z výše uvedeného příkladu technického řešení je zřejmé, že koncepce osobního digitální dozimetr na bázi polovodičového senzoru 1 je rozdělena do tří vzájemně na sebe navazujících prvků - základního modulu, který může tvořit autonomní lokální osobní dozimetr a dvou rozšíření modul získám přesné polohy a času a modul pro napojení externích monitorovacích systémů. Uvedené řešení umožňuje vzdáleně monitorovat velké množství původně samostatných jednotek a vytvářet obraz o celkové radiační situaci na velkém vzorku měřicích bodů rozprostřených ve velké oblasti.From the above example of the technical solution it is clear that the concept of personal digital dosimeter based on semiconductor sensor 1 is divided into three interconnected elements - the basic module, which can form an autonomous local personal dosimeter and two extensions module to get the exact position and time and module for connecting external monitoring systems. Said solution allows to remotely monitor a large number of originally self-contained units and produce an image of the overall radiation situation on a large sample of measuring points spread over a large area.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Průmyslové využití lze očekávat ve všech oblastech monitorování osobních dávek v běžném životě. Jedná se především o pracovníky v oblasti jaderné energetiky, vědy a výzkumu, zdravotnictví nebo průmyslových podniků pracujících s ionizujícím zářením. Vzhledem ke stávající velice omezené možnosti běžné populace jednoduchým, levným a spolehlivým technickým prostředkem kvalifikovaně měřit radiační úrovně okolí je pravděpodobné, že uvedené řešení může výrazným způsobem zvýšit možnost informovanosti běžné veřejnosti o radiačním nebezpečí. Dalším potenciálně velice širokým průmyslovým využitím je plošné zajištění možnosti kontinuálního monitorování velkých územních celků z hlediska potenciálního šíření nebezpečného ionizujícího záření ať již v případě radiační havárie, tak i v případě potenciálního plánovaného útoku s pomocí radioaktivních látek.Industrial applications can be expected in all areas of personal benefit monitoring in everyday life. These are mainly workers in the field of nuclear energy, science and research, health care or industrial companies working with ionizing radiation. Given the current very limited ability of the general population to measure ambient radiation levels by a simple, inexpensive and reliable technical means, it is likely that this solution can significantly increase the possibility for the general public to be aware of radiation hazards. Another potentially very wide industrial application is to ensure the possibility of continuous monitoring of large territorial units in terms of the potential spread of dangerous ionizing radiation, both in the case of a radiation accident and in the case of a potential planned attack using radioactive substances.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

Personal digital dosimeter based on a semiconductor sensor (1), characterized in that it comprises at least one segmented sensor (2) for measuring the dose equivalent

From 10 microSv / h to 100 Sv / h in the direct direction of incident radiation, connected to a readout multichannel chip (3) connected to the evaluation microcontroller (4) and internal memory (5), which are located on the motherboard ( 6) a printed circuit board, provided with a power battery (7), a display display (8) and a communication connector (9), and is inserted into the fixed housing (10).

Personal digital dosimeter according to claim 1, characterized in that it comprises at least two segmented sensors (2) for measuring a dose equivalent of from 10 microSv / h to 100 Sv / h in different directions of incident radiation.

Personal digital dosimeter according to claim 1 or 2, characterized in that the segmented sensor (2) is striped.

Personal digital dosimeter according to claim 1 or 2, characterized in that the segmented sensor (2) is pixel-like.

Personal digital dosimeter according to any one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a module (10) for determining the exact position and time (10).

Personal digital dosimeter according to any one of the preceding claims, characterized in that it is provided with an external communication module (12) for transmitting the measured value to an external monitoring system (15).

Personal digital dosimeter according to any one of the preceding claims, characterized in that the read out multichannel chip (3) and the microcontroller (4) comprise means (13) for configuring, calibrating, evaluating, writing and reading data to / from the internal memory (5). ), displaying the value on the display (8) and exporting the data to the superstructure systems.

Personal digital dosimeter according to any one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller (4) comprises further means (14) for reading data from the accurate position and time determination module (10), displaying the position value and the exact time on the display screen (4). 8) and export position and time measurements to superstructure systems.

Personal digital dosimeter according to any one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller (4) comprises yet another means (15) for writing data to the external communication module (11) and transmitting it to external monitoring systems (16).

5 drawings