FR2622302A1 - Dosimeter/radiation meter for measurement, in a wide range, of an ionizing radiation dose rate - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se situe dans le domaine des dispositifs pour la mesure d'un débit de dose ou d'une dose d'un rayonnement ionisant tel que des rayonnements gamma et bêta, ou gamma seul, utilisant comme détecteurs des tubes
Geiger Muller (GM).The present invention is in the field of devices for measuring a dose rate or a dose of ionizing radiation such as gamma and beta radiation, or gamma alone, using tubes as detectors.
Geiger Muller (GM).
I1 est connu que le nombre moyen d'impulsions électriques émises par un tube Geiger Muller n'est pas directement proportionnel au débit de dose de la source de rayonnement auquel il est soumis, et qu'en conséquence un tube est caractérisé par son efficacité et par son temps mort. It is known that the average number of electrical pulses emitted by a Geiger Muller tube is not directly proportional to the dose rate of the radiation source to which it is subjected, and that consequently a tube is characterized by its efficiency and by his time out.
On sait également que ces deux paramètres ne sont pas constants lorsque le tube vieillit. Divers dispositifs et procédés ont été utilisés pour compenser le défaut de linéarité des tubes, et pouvoir ainsi les utiliser dans une plus large gamme de rayonnement par exemple dans l'article "Application of Geiger Muller counters over a wide range of counting rates" paru dans la revue NUCLEAR INSTR. & METHODS IN PHYSICS
RESEARCH Vol 189, 1981, ou dans le brevet FR-A-2 531 784 qui décrit un procédé de linéarisation fine avec emploi de registres mémoires et microprocesseurs.We also know that these two parameters are not constant when the tube ages. Various devices and methods have been used to compensate for the lack of linearity of the tubes, and thus be able to use them in a wider range of radiation, for example in the article "Application of Geiger Muller counters over a wide range of counting rates" published in NUCLEAR INSTR. & METHODS IN PHYSICS
RESEARCH Vol 189, 1981, or in patent FR-A-2,531,784 which describes a fine linearization process using memory registers and microprocessors.
Le brevet FR-A-2 531 784, qui reprsente l'état de la technique le plus proche, décrit un dosièmEre-radiamètre permettant la mesure d'un débit de dose ou drue dose d'un rayonnement ionisant avec affichage numérique, le dispositif étant tel qu'il présente une réponse linéaire, à partir du signal émis par le détecteur constitué par un tube Geiger et compte-tenu de la connaissance des paramètres propres à ce tube.Ces buts sont atteints grâce à un dosimètre-radiamètre qui comprend un circuit d'adaptation et de mise en forme des impulsions émises par le tube, des circuits de codage numérique en nombre binaire pur de l'efficacité et du temps mort de ce tube, des registres à entrées parallèles t sortie série dont les entrées sont reliées aux circuits de codage numérique, un cricuit de sélection assurant Ia liaison entre d'une part le circuit d'adaptation et les sorties de registres et d'autre part une unité de calcul telle qu'un système à microprocesseur, et une unité d'affichage de débit dose et/ou de dose. Patent FR-A-2 531 784, which represents the closest state of the art, describes a dosiem-radiometer allowing the measurement of a dose rate or narrow dose of ionizing radiation with digital display, the device being such that it presents a linear response, starting from the signal emitted by the detector constituted by a Geiger tube and taking into account the knowledge of the parameters specific to this tube. These goals are achieved thanks to a dosimeter-radiation meter which includes a circuit for adapting and shaping the pulses emitted by the tube, circuits for digital coding in pure binary number of the efficiency and dead time of this tube, registers with parallel inputs t serial output whose inputs are connected to the digital coding circuits, a selection cricuit ensuring the link between on the one hand the adaptation circuit and the outputs of registers and on the other hand a calculation unit such as a microprocessor system, and a unit of dose rate display and / or dose.
Ces éléments sont montés dans un bottier sonde et un bottier de traitement physiquement distincts mais reliés entre eux. Le boîtier sonde comprend le détecteur de rayonnement, le circuit d'adaptation, le circuit d'introduction des paramètres codés et le circuit de sélection, tandis que le bottier de traitement comprend l'unité de calcul et l'unité d'affichage. These elements are mounted in a probe casing and a treatment casing which are physically separate but interconnected. The probe unit includes the radiation detector, the adaptation circuit, the circuit for entering the coded parameters and the selection circuit, while the processing case includes the calculation unit and the display unit.
Ces radiamètres-dosimètres connus ne permettent pas l'écriture automatique des paramètres au moment de l'étalonnage, ni leurs lectures successives en série par le microprocesseur de calcul. La gamme de mesure de chacune des sondes est limitée malgré la linéarisation, et le bottier de calcul ne peut pas être branché simultanément sur plusieurs sondes. These known radiation-dosimeters do not allow the automatic writing of the parameters at the time of calibration, nor their successive readings in series by the calculation microprocessor. The measurement range of each of the probes is limited despite the linearization, and the calculation case cannot be connected to several probes simultaneously.
La présente invention remédie aux inconvénients si- gnalés ci-dessus en apportant des améliorations importantes relatives à la précision, à l'élargissement de la gamme de mesure, tout en facilitant l'emploi, l'étalonnage et le test de ce genre de dispositifs, en permettant de plus l'enregistrement rapide de paramètres tels que nombres moyens d'impulsions émises en présence de sources étalonnées alors même que la sonde est irradiée. Cette facilité permet en particulier l'enregistrement rapide de nombreuses valeurs d'étalonnage. Il s'ensuit que la précision de l'affichage peut être améliorée par une correction de linéarisation réalisée entre points d'étalonnage nombreux. The present invention remedies the drawbacks mentioned above by bringing significant improvements relating to accuracy, to the widening of the measurement range, while facilitating the use, calibration and testing of this type of device. , also allowing the rapid recording of parameters such as average numbers of pulses emitted in the presence of calibrated sources even when the probe is irradiated. This facility allows in particular the rapid recording of numerous calibration values. It follows that the accuracy of the display can be improved by a linearization correction carried out between numerous calibration points.
L'invention a donc pour objet un dosimètreradiamètre pour la mesure dans une large gamme d'un débit de dose ou d'une dose d'un rayonnement ionisant, tel qu'un rayonnement gamma et bêta, ou gamma seul, dans lequel des impulsions en provenance d'un tube Geiger Muller de détection sont comptées à l'aide d'un microprocesseur effectuant un traitement de linéarisation par calcul d'un nombre d'impulsions modifié Ns tel que
N5 = aNe (1)
k (l-t Ne)
dans laquelle a est une constante fonction de la durée de la mesure, Ne est le nombre d'impulsions émises par le tube pendant le temps de la mesure, k et t sont respectivement l'efficacité et le temps mort du tube, caractérisé en ce qu'il comprend
- au moins un bottier sonde comportant au moins deux tubes Geiger Muller dont les gammes de mesure sont successives et adjacentes, un commutateur électronique permettant automatiquement l'utilisation du tube Geiger Muller adapté au débit de dose mesuré, une mémoire, dont le contenu peut être modifié électriquement à distance contenant les pa ramètres caractéristiques, notamment d'efficacité de temps mort, de chacun des tubes,
- un bottier de traitement et de commande comportant un microprocesseur de traitement, un dispositif d'affichage, des dispositifs de commande, ce microprocesseur commandant et sélectionnant selon des sequences préprogram- mées l'un des boitiers sondes tout en bloquant les autres,
- un bus unique de deux fils transmettant les paramètres stockés dans les mémoires de chacun des bottiers sondes, et les ordres de commandes provenant du microprocesseur,
- et un fil transmettant les impulsions en provenance du tube utilisé dans le boîtier sonde sélectionné.The subject of the invention is therefore a dosimeter and diameter for the measurement over a wide range of a dose rate or of a dose of ionizing radiation, such as gamma and beta radiation, or gamma alone, in which pulses coming from a Geiger Muller detection tube are counted using a microprocessor performing a linearization processing by calculating a modified number of pulses Ns such that
N5 = aNe (1)
k (lt Ne)
in which a is a constant function of the duration of the measurement, Ne is the number of pulses emitted by the tube during the measurement time, k and t are respectively the efficiency and the dead time of the tube, characterized in that that he understands
- at least one probe case comprising at least two Geiger Muller tubes whose measurement ranges are successive and adjacent, an electronic switch automatically allowing the use of the Geiger Muller tube adapted to the dose rate measured, a memory, the content of which can be remotely electrically modified containing the characteristic parameters, in particular dead time efficiency, of each of the tubes,
a processing and control case comprising a processing microprocessor, a display device, control devices, this microprocessor controlling and selecting according to preprogrammed sequences one of the probe boxes while blocking the others,
- a single bus of two wires transmitting the parameters stored in the memories of each of the probe shoemakers, and the command orders from the microprocessor,
- and a wire transmitting the pulses from the tube used in the selected probe housing.
Dans une variante de réalisation, les gammes successives de deux tubes Geiger comportent une plage de mesure commune, et la commande de commutation d'un tube sur l'autre est effectuée lorsque le nombre d'impulsions émises par le tube utilisé correspond à l'extrémité de la gamme de ce tube située dans la plage commune. Ce mode de réalisation est destiné à assurer une commutation franche entre les deux tubes en dépit des irrégularités du nombre d'impulsions dues aux tubes ou à la source d'émission. In an alternative embodiment, the successive ranges of two Geiger tubes include a common measurement range, and the switching command from one tube to the other is carried out when the number of pulses emitted by the tube used corresponds to the end of the range of this tube located in the common range. This embodiment is intended to ensure frank switching between the two tubes in spite of irregularities in the number of pulses due to the tubes or to the emission source.
Dans un mode préféré de réalisation, la mémoire contient des mots ou informations binaires correspondant aux valeurs d'étalonnage et le débit de dose affiché est calculé par le microprocesseur à partir du nombre d'impulsions modifié Ns par extrapolation linéaire entre points d'étalonnage consécutifs. I1 s'ensuit une amélioration de la précision de la mesure du débit de dose réel. In a preferred embodiment, the memory contains words or binary information corresponding to the calibration values and the displayed dose rate is calculated by the microprocessor from the modified number of pulses Ns by linear extrapolation between consecutive calibration points . It follows an improvement in the accuracy of the measurement of the actual dose rate.
Dans le brevet FR-A-2 531 784, on calcule un nombre corrigé d'impulsions N's dont la valeur est N's= 1 207.Ns-60 si le nombre d'impulsions modifiée Ns se trouve dans une zone d'irradiation moyenne et N's = 0,70Ns - 1873 si le nombre d'impulsion modifié Ns se trouve dans une zone d'irradiation élevée. Ces corrections permettent d'aboutir à une mesure du débit de dose dont l'erreur est inférieure ou égale à 5% (voir fig.7 de -ce brevet). La connaissance de points d'étalonnage plus nombreux permet de calculer un nombre corrigé d'impulsions
N's = bN5 + c (2)
dans laquelle les coefficients b et c sont calculés par le micropro~cesseur en fonction des valeurs d'étalonnage des deux points consécutifs entre lesquelles la formule est appliquée.In patent FR-A-2,531,784, a corrected number of N's pulses is calculated, the value of which is N's = 1,207.Ns-60 if the modified number of pulses Ns is in an average irradiation zone and N's = 0.70Ns - 1873 if the modified pulse number Ns is in a high irradiation zone. These corrections make it possible to obtain a measurement of the dose rate, the error of which is less than or equal to 5% (see fig. 7 of this patent). Knowledge of more calibration points allows calculation of a corrected number of pulses
N's = bN5 + c (2)
in which the coefficients b and c are calculated by the microprocessor as a function of the calibration values of the two consecutive points between which the formula is applied.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui fait suite d'un mode particulier de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique de l'ensemble d'un dosimètre-radiamètre selon l'invention,
- la figure 2 est une vue de la partie du dosimètre de la figure 1 qui est rassemblée dans un bottier de commande et de traitement, le cas particulier illustré comportant un bottier sonde logé dans le bottier de commande et traitement,
- la figure 3 est une vue schématique d'un bottier sonde représenté avec deux tubes,
- la figure 4 montre un exemple de réalisation du commutateur de tube,
- la figure 5 montre le recouvrement de deux gammes consécutives de chacun des deux tubes d'un bottier sonde.Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows a particular embodiment of the invention, with reference to the appended drawings, in which
FIG. 1 is a schematic view of the assembly of a dosimeter-radiation survey meter according to the invention,
FIG. 2 is a view of the part of the dosimeter of FIG. 1 which is assembled in a control and processing case, the particular case illustrated comprising a probe case housed in the order and treatment case,
FIG. 3 is a schematic view of a probe boot shown with two tubes,
FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the tube switch,
- Figure 5 shows the overlap of two consecutive ranges of each of the two tubes of a probe housing.
Sur la figure 1, on voit le bottier de traitement 200, contenant le dispositif d'affichage 220, le microprocesseur 230 relié au bus 280 qui permet l'adressage pour la sélection de l'une des n sondes 300 que comporte l'ensemble du dispositif, par exemple neuf sondes. Les impulsions mises en forme sont transmises au microprocesseur 230 par le fil 281. In FIG. 1, we see the processing case 200, containing the display device 220, the microprocessor 230 connected to the bus 280 which allows addressing for the selection of one of the n probes 300 that the whole of the device, for example nine probes. The shaped pulses are transmitted to the microprocessor 230 by the wire 281.
Les informations contenues dans la mémoire 314 sont envoyées au microprocesseur 230 par le bus 280 après l'interrogation du microprocesseur. Par exemple celle-ci comprend 2 mots de 8 bits, c'est-à-dire l'adresse esclave 316 de réception d'adressage, et l'adresse du premier paramètre. Les impulsions émises par le détecteur pluritubes 310 sont, après mise en forme, acheminées par le bus 280 vers le microprocesseur 230.The information contained in the memory 314 is sent to the microprocessor 230 by the bus 280 after the microprocessor has been interrogated. For example, this comprises 2 8-bit words, that is to say the slave address 316 for receiving addresses, and the address of the first parameter. The pulses emitted by the multi-tube detector 310 are, after shaping, routed by the bus 280 to the microprocessor 230.
Dans la figure 2 on voit un boîtier de commande et traitement 200 représenté-dans cet exemple particulier avec un bottier sonde interne 210. Ce bottier sonde est analogue aux bottiers sondes externes 300 représentées figure 3, à l'exception de la commande de commutation des tubes Geiger qui est transmise par le microprocesseur sur le fil 282 alors que dans le cas des bottiers sondes externes la commande est transmise par le bus 280. Le microprocesseur 230 reçoit les impulsions mises en forme provenant de la sonde sélectionnée, les compte, exécute un programme consistant à calculer d'une part un nombre modifié d'impulsions selon la formule (1) puis un nombre corrigé d'impulsions selon la formule (2) de linéarisation et affiche le débit de dose corrigé sur le dispositif d'affichage digital 220.Ce microprocesseur réalise en permanence l'intégration de ce débit de dose, dont le résultat peut être affiché sur le dispositif d'affichage 220 par action sur le commutateur 233. In FIG. 2 we see a control and processing unit 200 represented - in this particular example with an internal probe housing 210. This probe housing is analogous to the external probe housing 300 shown in FIG. 3, with the exception of the switching command of the Geiger tubes which is transmitted by the microprocessor on wire 282 whereas in the case of external probe shells the command is transmitted by bus 280. The microprocessor 230 receives the shaped pulses coming from the selected probe, counts them, executes a program consisting in calculating on the one hand a modified number of pulses according to formula (1) then a corrected number of pulses according to formula (2) of linearization and displays the corrected dose rate on the digital display device 220 This microprocessor continuously integrates this dose rate, the result of which can be displayed on the display device 220 by action on the switch 233.
Le bottier 200 comporte également une source d'alimentation électrique 240 reliée par un interrupteur 243 aux alimentations basse tension 242 et haute tension 241. Le bottier 200 est en liaison avec les bottiers sondes par le bus 280 et le fil 281, branchés sur la prise 270. The case 200 also includes a power supply 240 connected by a switch 243 to the low voltage 242 and high voltage 241 supplies. The case 200 is connected to the probe cases by the bus 280 and the wire 281, connected to the socket 270.
La figure 3 représente l'une des sondes 300, comprenant ici deux tubes Geiger Muller 311 et 312 commutables par le dispositif de commande de commutation 313, le fil de liaison 318, et le commutateur 400. Les impulsions émises par l'un ou l'autre de ces tubes sont dirigées vers le dispositif 315 d'adaptation du seuil de prise en compte des impulsions et de mise en forme des impulsions ; ces impulsions sont ensuite envoyées vers le microprocesseur 230 par le fil 281 ou bloquées par un état de blocage envoyé par le fil 317, lorsque la sonde n'est pas sélectionnée par le microprocesseur. FIG. 3 represents one of the probes 300, comprising here two Geiger Muller tubes 311 and 312 switchable by the switching control device 313, the connecting wire 318, and the switch 400. The pulses emitted by one or the 'other of these tubes are directed to the device 315 for adapting the threshold for taking the pulses into account and shaping the pulses; these pulses are then sent to the microprocessor 230 by the wire 281 or blocked by a blocking state sent by the wire 317, when the probe is not selected by the microprocessor.
Les informations contenues dans la mémoire 314 sont transmises au microprocesseur 230 sur interrogation de ce dernier par l'intermédiaire du bus 280. The information contained in the memory 314 is transmitted to the microprocessor 230 upon interrogation of the latter via the bus 280.
Les alimentations électriques basse tension 342 et haute tension 341 sont générées à partir d'une source 340. The low voltage 342 and high voltage 341 power supplies are generated from a source 340.
Dans cet exemple, l'alimentation haute tension peut être coupée par un état envoyé par le microprocesseur sur le fil de commande 319, ceci afin d'augmenter la durée d'utilisation de la source.In this example, the high voltage power supply can be cut by a state sent by the microprocessor on the control wire 319, this in order to increase the duration of use of the source.
Les figures 4 et 5 illustrent un exemple de mode de réalisation de la commutation entre deux tubes Geiger Muller présentant des gammes de mesure successives comportant une plage commune. FIGS. 4 and 5 illustrate an exemplary embodiment of the switching between two Geiger Muller tubes having successive measurement ranges comprising a common range.
Le principe est de faire fonctionner les deux tubes 311 et 312 avec la même haute tension et en utilisant le même circuit d'adaptation du seuil de prise en compte et de mise en forme des impulsions. The principle is to operate the two tubes 311 and 312 with the same high voltage and using the same circuit for adapting the threshold for taking into account and shaping the pulses.
La commutation est réalisée à l'aide de deux transistors VMOS (ou similaire) 411 et 412 branchés à la borne basse tension de chacun des tubes, en opposition, de sorte que la saturation de l'un des transistors corresponde au blocage de l'autre, et d'un comparateur 320 dont l'entrée. inver- seuse est reliée par le fil 318 au dispositif de commande de commutation 313. Dans la représentation de la figure 4, le tube Geiger Muller 311 correspond à la gamme basse de radiation et le tube 312 à la gamme haute. Ces gammes vont respectivement dans l'exemple décrit de un millirad/heure à un rad/heure et de 0,9 rad/heure à un kilorad/heure. A la mise sous tension le transistor 411 est saturé : le transistor 412 est donc bloqué.La commutation sur le transistor 412 est commandée par le microprocesseur 230 lorsque le nombre d'impulsions comptées par celui-ci correspond à un débit de 1 rad/heure et que ce nombre augmente. Lorsque le transistor 412 est saturé, la commutation sur le transistor 411 se fait pour un nombre d'impulsions correspondant à 0,9 rad/heure et que ce nombre diminue. La plage de recouvrement entre 0,9 rad et 1 rad est destinée-à assurer des commutations franches. Switching is carried out using two VMOS (or similar) transistors 411 and 412 connected to the low voltage terminal of each of the tubes, in opposition, so that the saturation of one of the transistors corresponds to the blocking of the other, and a comparator 320 whose input. inverters is connected by wire 318 to the switching control device 313. In the representation of FIG. 4, the Geiger Muller tube 311 corresponds to the low radiation range and the tube 312 to the high range. These ranges range respectively in the example described from one millirad / hour to one rad / hour and from 0.9 rad / hour to one kilorad / hour. On power-up, transistor 411 is saturated: transistor 412 is therefore blocked. Switching on transistor 412 is controlled by microprocessor 230 when the number of pulses counted by it corresponds to a flow of 1 rad / hour. and that number is increasing. When the transistor 412 is saturated, the switching on the transistor 411 is done for a number of pulses corresponding to 0.9 rad / hour and this number decreases. The overlap range between 0.9 rad and 1 rad is intended to ensure frank switching.
On note également sur la figure 4 que les courants de charge des tubes 311 et 312 étant différents, les résistances de charge 320 et 321 sont placées en série et que la polarisation des transistors 411 et 412 est réalisée à partir de la source unique de haute tension par des résistances de forte valeur 415 et 416 (environ 9 fois. la valeur de la résistance 321) branchées en parallèle sur chacun des tubes 311 et 312. Cette disposition permet de réduire sensiblement le prix et l'encombrement de la partie sonde. It is also noted in FIG. 4 that the load currents of the tubes 311 and 312 being different, the load resistors 320 and 321 are placed in series and that the polarization of the transistors 411 and 412 is carried out from the single source of high voltage by resistors of high value 415 and 416 (approximately 9 times. the value of resistance 321) connected in parallel on each of the tubes 311 and 312. This arrangement makes it possible to significantly reduce the price and the size of the probe part.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8714680A FR2622302B1 (en) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | RADIOMETER FOR THE MEASUREMENT IN A WIDE RANGE OF A RATE OF IONIZING RADIATION DOSE |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8714680A FR2622302B1 (en) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | RADIOMETER FOR THE MEASUREMENT IN A WIDE RANGE OF A RATE OF IONIZING RADIATION DOSE |
Publications (2)
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|---|---|
| FR2622302A1 true FR2622302A1 (en) | 1989-04-28 |
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ID=9356108
Family Applications (1)
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| FR8714680A Expired - Fee Related FR2622302B1 (en) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | RADIOMETER FOR THE MEASUREMENT IN A WIDE RANGE OF A RATE OF IONIZING RADIATION DOSE |
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| FR (1) | FR2622302B1 (en) |
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| EP0101353A1 (en) * | 1982-08-12 | 1984-02-22 | ETAT-FRANCAIS représenté par le Délégué Général pour l' Armement | Dose and rate meter for ionizing radiation |
-
1987
- 1987-10-23 FR FR8714680A patent/FR2622302B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| FR2622302B1 (en) | 1990-02-09 |
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Legal Events
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| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |