RU213333U1 - Устройство для измерения радиационного фона RadiaCode-201 - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для определения уровня радиационного фона и может быть использована в промышленности или здравоохранении. Сцинтилляционный спектрометр обеспечивает улучшенное разрешение, гарантируя, что фотоны, генерируемые сцинтилляционными событиями, происходящими в разных местах сцинтилляционного материала, генерируют одинаковые световые профили на фотодетекторе, тем самым делая выходной сигнал менее чувствительным к исходному месту взаимодействия и позволяя более эффективно де-свертывать необработанные данные. Это достигается различными способами, например, ограничением выходного окна сцинтилляционного кристалла, введением разделителя между сцинтилляционным кристаллом и окном детектора или обеспечением кристалла, который длиннее, чем необходимо, чтобы остановить гамма-лучи. Технический результат заключается в создании точного устройства для измерения радиационного фона.

Description

Полезная модель предназначена для определения уровня радиационного фона и оценки его спектрального состава и может быть использована в промышленности или здравоохранении.

Из уровня техники известен гамма-спектрометр (патент US 7202478), содержащий сцинтилляционное тело для приема гамма-лучей и создания из них фотонов; детектор фотонов, имеющий чувствительную область, обращенную к сцинтилляционному телу, с тем чтобы принимать и обнаруживать фотоны; и процессор, работающий для обработки данных о потерях энергии, полученных гамма-спектрометром, с использованием функции отклика для гамма-спектрометра.

Прототипом является устройство для измерения радиационного фона (патент RU 209992 U1), характеризующееся тем, что содержит процессор, световой индикатор, звуковой излучатель, сцинтилляционный детектор, фотоэлектронный умножитель, датчик температуры, при этом сцинтилляционный детектор расположен в герметичной капсуле, звуковой излучатель снабжён влагонепроницаемой мембраной.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании надёжного устройства для измерения радиационного фона.

Технический результат заключается в создании точного устройства для измерения радиационного фона.

Точность измерения радиационного фона достигается с помощью улучшения технических характеристик полезной модели, выраженных в уменьшенном воздействии влияния внешних факторов на работу полезной модели и расширении списка регистрируемых видов излучений.

Устройство снабжено герметичным корпусом, который содержит:

процессор;

энергонезависимую память;

аккумулятор;

герметичный, пылебрызгозащищенный разъем USB-порта;

беспроводной канал связи по Bluetooth;

звуковой излучатель, снабжённый влагонепроницаемой акустической мембраной;

излучатель вибросигналов;

световой индикатор;

дисплей;

кнопки;

сцинтилляционный детектор, выполненный в виде герметичной светонепроницаемой капсулы, снабжённой фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), сцинтиллятором и датчиком температуры;

газоразрядный детектор, работающий по принципу счётчика Гейгера.

Технический результат достигается с помощью конструктивного выполнения устройства.

Наличие герметичного корпуса, выполненного из прочного полимерного материала или из легкосплавных металлов, позволяет защитить элементы устройства, расположенные внутри корпуса, от воздействия окружающей среды, например, от попадания пыли или влаги внутрь корпуса. Таким образом, электронные компоненты защищены от коррозии, загрязнения, что исключает погрешности и сбои работы устройства, вызванные воздействием окружающей среды, при измерении радиационного фона.

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) позволяет регистрировать предельно слабые вспышки света и преобразовывать их в пропорциональные по амплитуде импульсы тока, что положительно влияет на точность измерения. В предпочтительном варианте выполнения устройства может быть использован твердотельный кремниевый фотоэлектронный умножитель.

Сцинтиллятор может быть выполнен жидкостным или твердотельным. В предпочтительном варианте в качестве сцинтиллятора используется кристалл йодида цезия, активированного таллием и покрытый светоотражающим слоем с окном для ФЭУ. Действие сцинтиллятора основано на выдаче световых вспышек (сцинтилляций), возникающих при поглощении энергии ионизирующих излучений в теле сцинтиллятора. Яркость вспышек пропорциональна количеству поглощенной сцинтиллятором энергии, что позволяет оценивать энергетический спектр излучения и использовать его для повышения точности измерения радиационного фона.

Температурный датчик необходим для компенсации ухода рабочих характеристик ФЭУ и сцинтиллятора при изменении рабочей температуры. Для точного измерения устройство проходит калибровку в диапазоне температур от -20 до +50 градусов по Цельсию, по результатам калибровки рассчитываются поправочные коэффициенты, ориентированные на текущую температуру сцинтилляционного детектора.

Сцинтилляционный датчик состоит из сцинтиллятора, ФЭУ и температурного датчика. Сцинтилляционный датчик расположен в герметичной капсуле. Наличие сцинтилляционного датчика позволяет обнаружить и провести измерение радиационного фона, а также оценить его спектральный состав.

Газоразрядный датчик состоит из анода и катода, а также ёмкости, заполненной разреженным газом. Газоразрядный датчик позволяет оценивать плотность бета потока, а также обнаруживать и оценивать интенсивность альфа-излучения. В отличие от сцинтилляционных детекторов, газоразрядные детекторы обладают более высокой чувствительностью к альфа- и бета-излучениям, что улучшает точность работы прибора и надёжность проводимого спектрального анализа.

Герметичная капсула защищает элементы сцинтилляционного детектора от воздействия внешней среды, например от попадания пыли, влаги или света и обеспечивает надежный оптический контакт сцинтиллятора и ФЭУ. Капсула может быть выполнена из полимерного материала, и состоять из двух или более открывающихся/ плотно закрывающихся частей. Таким образом, элементы устройства, расположенные внутри капсулы, защищены от коррозии, загрязнения, побочных наводок, что исключает погрешности и повышает надежность работы устройства при измерении радиационного фона.

Процессор выполнен в виде интегральной микросхемы. Процессор необходим для управления всеми режимами работы устройства, точной обработки, полученной в процессе измерения информации, для взаимодействия с внешними устройствами по USB или Bluetooth, контроля реального времени, а также для точной калибровки устройства с помощью компьютера или смартфона.

Энергонезависимая память выполнена в виде интегральной микросхемы и служит для хранения настроек устройства, результатов измерения и признаков важных событий, возникающих в устройстве.

Аккумулятор обеспечивает автономное независимое питание устройства, в том числе бесперебойное питание встроенных в процессор часов реального времени.

Беспроводной канал связи по Bluetooth позволяет устанавливать связь со смартфоном. Это даёт возможность при помощи смартфона управлять устройством, изменять настройки устройства, выполнять измерения под управлением смартфона, сохранять результаты измерений и просматривать их на смартфоне. Кроме того, данный канал позволяет выполнять автоматическое тестирование, калибровку и обновление программного обеспечения устройства.

Герметичный или пыле-брызгозащищенный порт USB используется для установления проводной связи с внешним устройством - компьютером или смартфоном и позволяет заряжать от внешнего источника питания аккумулятор устройства. Канал связи по USB дублирует функции беспроводного канала связи по Bluetooth и, дополнительно, позволяет проводить производственное тестирование и калибровку устройства для улучшения точности измерений. Таким образом, USB-порт защищен от коррозии и загрязнения, что позволяет использовать устройство в полевых условиях.

Звуковой излучатель необходим для извещения о превышении радиационного уровня, а также для предупреждения о низком заряде аккумуляторной батареи устройства. При низком заряде аккумуляторной батареи устройство может выдавать ошибки при измерении радиационного фона, поэтому для точности полученных в процессе измерения данных необходимо осуществлять контроль уровня заряда аккумуляторной батареи устройства. Кроме того, звуковой излучатель подаёт сигнал при регистрации кванта излучения. В качестве звукового излучателя может быть использован микродинамик или бипер. Для повышения надёжности работы звуковой излучатель снабжён влагонепроницаемой мембранной.

Излучатель вибросигнала необходим для извещения о превышении радиационного уровня, а также для предупреждения о низком заряде аккумуляторной батареи устройства. Излучатель вибросигналов дублирует функции звукового излучателя, необходимые в случае его неисправности, при выключении звуковых сигналов или затруднении их использования в шумной местности. В качестве излучателя вибросиганала может быть использован электродвигатель или механический привод.

Световой индикатор необходим для регистрации кванта излучения, а также для извещения о превышении радиационного уровня, и предупреждения о низком заряде аккумуляторной батареи устройства. Световой индикатор дублирует звуковой излучатель в случае неисправности или затруднении его использования в шумной местности. В качестве светового индикатора может быть использован светодиод или небольшая лампа накаливания. В предпочтительном варианте выполнения, устройство может быть снабжено несколькими световыми индикаторами.

Дисплей служит для отображения результатов измерений, текущего состояния и настроек устройства.

Кнопки служат для управления устройством и изменения его настроек.

Компоненты устройства могут быть размещены в корпусе в любой последовательности и соединены между собой любым известным в уровне техники способом. Элементы устройства, расположенные внутри капсулы, также могут быть размещены в любой последовательности, например в специальных посадочных местах, функциональное соединение между элементами может быть осуществлено любым известным в уровне техники способом.

Перед использованием устройство калибруют, подключив его через USB-порт к компьютеру. Процессор устройства определяет подключение к компьютеру и устанавливает с ним связь, обеспечивая обработку полученной с компьютера эталонной информации. После калибровки USB-порт закрывается герметичным компонентом в виде крышки. При вхождении в зону радиационного фона излучение попадает на сцинтиллятор, находящийся в оптическом контакте с ФЭУ, и вызывает в нём вспышку люминесценции. Импульсы света, излученные при сцинтилляциях, преобразуются ФЭУ в импульсы тока, усиливаются, регистрируются устройством и накапливается в виде спектра. Параллельно оценивается средняя частота импульсов газоразрядного датчика. По этим данным процессор оценивает параметры радиационного излучения, выводя их числовые значения на дисплее устройства, записывая их в энергонезависимую память устройства и, при наличии подключения по USB или Bluetooth, передавая их внешнему устройству. При этом звуковой излучатель и световой индикатор информируют о регистрации кванта излучения и превышении установленной нормы радиационного фона.

Claims (1)

1. Устройство для измерения радиационного фона, характеризующееся тем, что содержит герметичный корпус, герметичный USB-порт, процессор, световой индикатор, звуковой излучатель, сцинтилляционный датчик, состоящий из фотоэлектронного умножителя и датчика температуры, при этом сцинтилляционный датчик расположен в герметичной капсуле, отличающееся тем, что содержит газоразрядный датчик.