单GM计数管宽量程辐射探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102707308A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102707308A(43)申请公布日2012.10.03(21)申请号201210207633.0(22)申请日2012.06.24(71)申请人吴雪梅地址710065陕西省西安市太白南路168号西安文理学院化学与化学工程学院(72)发明人刘志强马红光吴雪梅(51)Int.Cl.G01T1/18(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图44页(54)发明名称单GM计数管宽量程辐射探测方法(57)摘要本发明属于用计数管装置（G01T1/18）技术领域，涉及利用单GM计数管实现宽量程辐射探测的方法。该方法基于死时间校正原理，可分为高压控制与剂量率计算两部分，分别采用硬件死时间消除与软件分段插值校正相结合的方法实现GM计数管的量程扩展。分段插值可减小非理想因素，特别是元器件参数不一致性对测量结果的影响。根据本发明制作的剂量仪样机测试结果表明，本发明能使国产J305低量程计数管的测量线性范围与探测上限提高1000倍，探测范围为0.1uGy/h~300Gy/h。采用该发明后，单GM计数管便能满足绝大多数辐射探测场合的使用要求。CN102738ACN102707308A权利要求书1/1页1.单GM计数管宽量程辐射探测方法包括电压控制与剂量率计算两部分。2.权利要求1的方法进一步包括：GM计数管两端的电压控制方法及高压控制电路。3.权利要求2进一步包括以开关三极管为开关元件、从三极管发射极、基极或集电极取脉冲信号的控制电路。4.权利要求2进一步包括采用三极管、场效应管、达林顿管、IGBT管、可控硅及其组合作为开关元件的高压控制电路。5.权利要求2进一步包括电阻R1~R8及电容C1中的一个或多个为可调元件，或等效参数为0Ω的电阻、0F的电容或无电容C1，或由多个电子元件并联或串联实现的电路。6.权利要求2进一步包括L点较低电压由电阻分压或单独电源提供的方法。7.权利要求2进一步包括在附图2电路上的任意点连接其它辅助电路的控制电路。8.电压控制部分为电路硬件产品，包括由分立元件、集成电路、ASIC及其混合组成的电路构成权利要求1~7的任何一项的电路。9.权利要求1进一步包括由式（1）计算平均计数率及采用分段插值法计算剂量率的方法，以及先对计数率或剂量率取对数或其它函数后的分段插值方法。10.剂量率计算部分为一种计算机软件产品，包括计算机存贮于可读介质上的编码形式与运行于DSP、FPGA、CPLD、ASIC、单片机等上的可编程软、硬件代码执行权利要求1和9的任何一项方法。2CN102707308A说明书1/4页单GM计数管宽量程辐射探测方法技术领域[0001]本发明属于用计数管装置（G01T1/18）技术领域，涉及利用单GM计数管实现宽量程辐射探测的方法。背景技术[0002]GM计数管是最常用的核辐射探测器，通常由它制作剂量仪。由于GM计数管在测量过程中受到死时间的影响，使其测量范围受到限制。为了实现宽量程（8个数量级以上）测量，通常采用两只GM计数管配合工作，其中一只是低量程计数管，另一只是高量程计数管，如实用新型专利《数字伽玛辐射探测器》（申请号：201020115617.5）就是采用两只GM计数管。实用新型专利《一种双GM计数管自动切换电路》（申请号：200920173193.5）还设计了一种高低量程的自动切换电路。[0003]从原理上分析，GM计数管测量剂量率的基本原理是GM计数管产生脉冲的平均计数率与辐射强度或剂量率成正比。当辐射强度或剂量率较高时，平均计数率与辐射强度之间存在非线性关系。当辐射强度或剂量率很高时，还会出现辐射强度或剂量率升高时平均计数率下降的奇怪现象。出现非线性关系的主要原因是GM计数管放电时存在死时间，即在一次放电后某段时间内GM计数管不会因为粒子入射而产生脉冲输出，使得GM计数管实际工作时间小于计算计数率所采用的时间。通常可以采用死时间校正的方法来校正剂量率。在辐射强度或剂量率很高时出现剂量率升高而平均计数率下降的原因主要是实际电路中脉冲输出幅度受恢复时间的影响。在实际电路中，通常判断脉冲是否存在的依据是输出信号的幅度，当剂量率过高时，不断有粒子射入GM计数管使之放电。当一个脉冲输出后，死时间刚刚结束且GM计数管还未恢复，又有新的粒子入射，使GM计数管继续放电，最终导致脉冲输出幅度过低，电路无法准确判断输出脉冲的数目，这便出现剂量率增大而计数率减小的奇怪现象。如果存在一种电路能够准确判断出所有输出脉冲，那么可以用死时间校正的方法较为准确地计算出剂量率。[0004]由核辐射探测原理可知，死时间结束后，GM计数管又恢复了探测能力。死时间校正方法的实质是计算GM计数管具有探测能力时间