Индивидуальный цифровой дозиметр
Изобретение относится к области техники регистрации ионизирующего излучения, в частности к радиометрическим устройствам индивидуального пользования для сигнализации и регистрации допустимой экспозиционной дозы гамма- и рентгеновского излучения. Сущность: дозиметр содержит газоразрядный детектор ионизирующего излучения, выход которого через усилитель тока соединен с входами устройства питания детектора и устройства сигнализации. Вход управления устройства сигнализации соединен с выходом пересчетного устройства, к которому подключен цифровой индикатор. Кроме того, дозиметр содержит формирователь, линию задержки, инвертор и схему И. При этом длительность выходного импульса формирователя равна длительности импульса от детектора. Время задержки линии задержки равно длительности фронта импульса от детектора. Вход формирователя и первый вход схемы И подключены к выходу усилителя. Выход формирователя через последовательно соединенные линию задержки и инвертор подключен ко второму входу схемы И, выход которой подключен ко входу пересчетного устройства. Технический результат: повышение точности измерения путем исключения ложных импульсов от детектора. 2 ил. 
Предлагаемое изобретение относится к области техники регистрации ионизирующего излучения. В частности, к радиометрическим устройствам индивидуального пользования для сигнализации и регистрации допустимой экспозиционной дозы гамма- и рентгеновского излучения.
Изобретение может быть использовано в промышленной дефектоскопии, геологоразведке, медицине и других областях народного хозяйства, в которых требуется индивидуальный контроль за радиационной обстановкой при работе с радиоактивными препаратами и источниками гамма- и рентгеновского излучения, в частности как средство индивидуального контроля за радиационной обстановкой в службах санинспекции и таможенного досмотра при использовании носимых рентгеновских аппаратов.
Из известных радиометрических устройств индивидуального пользования для регистрации допустимой экспозиционной дозы ионизирующего излучения наиболее близким по технической сущности - прототипом является "Индивидуальный цифровой дозиметр", фирмы США. Этот дозиметр содержит газоразрядный детектор ионизирующего излучения, выход которого через усилитель тока соединен с входами устройств питания детектора и сигнализации, вход управления которой соединен с выходом пересчетного устройства, к которому подключен цифровой индикатор.
В схеме этого дозиметра импульсы с выхода детектора, возникающие под действием квантов излучения, используются как для компенсации разряда накопительной емкости устройства питания детектора, так и для счета величины экспозиционной дозы с помощью пересчетного устройства. Наличие обратной связи с выхода счетчика Гейгера-Мюллера через устройство питания детектора, вырабатывающее высокое напряжение, необходимо для обеспечения экономичного режима потребления от источника питания дозиметра, и нестабильность газового разряда в объеме детектора приводит к тому, что на выходе детектора образуются импульсы одинаковой длительности и пилообразной формы, причем количество пиков импульса в пределах длительности может быть от одного и более. Пики импульса с выхода детектора приводят к образованию ложных импульсов, которые при считывании в пересчетном устройстве вносят ошибку измерения регистрируемой экспозиционной дозы в несколько раз. Устранить это выбором уровня порога усилителя тока или другого порогового устройства не представляется возможным, потому что если установить низкий порог, например, на уровне 0,1 импульса с выхода детектора, будет регистрироваться шум, если - высокий, то повышается вероятность просчета и, следовательно, ухудшается чувствительность, т.е. и в том и другом случаях имеет место ошибка измерения регистрируемого излучения. Итак, недостатком схемы этого дозиметра является большая погрешность измерения экспозиционной дозы излучения, что недопустимо при работе служб таможенного надзора и органов санинспекции при работе в сложной радиационной обстановке.
Таким образом, целью изобретения является повышение точности регистрации экспозиционной дозы ионизирующего излучения.
Поставленная цель достигается тем, что в схему дозиметра между выходом усилителя тока и входом пересчетного устройства включен логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом усилителя тока, а второй - через последовательно соединенные формирователь, линию задержки и инвертор, причем вход формирователя соединен с выходом усилителя тока, а выход инвертора со вторым входом элемента И.
Длительность импульса формирователя устанавливается равной длительности импульса с выхода детектора по уровню 0,1, а время задержки - меньше длительности переднего фронта.
Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему фиг.1, 2.
На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого дозиметра, которая содержит газоразрядный детектор ионизирующего излучения 1, высокое напряжение на который подается с устройства питания детектора 2, вход которого соединен с выходом усилителя тока 3. Выход детектора соединен с входом усилителя тока 3, выход которого подключен к входу устройства сигнализации 8, первому входу логического элемента И 7 и к входу формирователя 4. Последовательно соединенные формирователь 4, линия задержки 5 и инвертор 6 подключены через выход инвертора 6 ко второму входу элемента И 7, выход которого соединен с входом пересчетного устройства. Выход пересчетного устройства 9 подключен ко входу управления устройства сигнализации 8 и через дешифратор к цифровому индикатору 10.
На фиг.2 приведены эпюры напряжений при прохождении сигналов по цепям схемы дозиметра для возможных форм импульсов на выходе детектора.
Индивидуальный цифровой дозиметр работает следующим образом.
В начальном состоянии на входах и выходах устройства звуковой и световой сигнализации 8, формирователя 4, пересчетного устройства 9 устанавливается потенциал, равный "логическому 0". На втором входе элемента И - потенциал "логическая 1", а на первом входе и выходе - "логический 0".
В процессе регистрации при попадании кванта ионизирующего излучения в объем детектора на его выходе образуется импульс, форма которого может быть различной. На эпюре 1 фиг.2 приведены для иллюстрации форма импульса двух вариаций: с одним и пятью зубцами. Очевидно, что если уровень порога усилителя тока установить низко, то схема будет считать импульсы шума, а если слишком высоко, то имеет место вероятность пропуска счетных импульсов, что ведет к росту ошибки счета при регистрации излучения. Поэтому режим усилителя тока устанавливается по уровню 0,5, чтобы удовлетворить компромиссному требованию: повышению экономичности потребления схемы от источника питания, с одной стороны, и уменьшению погрешности счета при регистрации ионизирующего излучения. Однако полностью эту ошибку выбором порога устранить не удается.
На эпюре 2 фиг.2 показаны импульсы на выходе усилителя тока, нормированные по амплитуде, из которой видно, что наравне со счетными импульсами появляются ложные. Отсечка ложных импульсов в схеме дозиметра осуществляется следующим образом. Первый импульс передним фронтом запускает формирователь 4, на выходе которого вырабатывается прямоугольный импульс положительной полярности и длительностью, установленной в соответствии с длительностью импульса на выходе детектора по уровню 0,1. Далее импульс с выхода формирователя 4, пройдя через линию задержки 5 с временем, равным меньше длительности переднего фронта импульса с выхода детектора, изменяет полярность в инверторе 5 и устанавливает на втором входе элемента И 7 "логический 0", на первый вход которого поступают как счетные, так и ложные импульсы. Так как нулевой потенциал на втором входе элемента "И" поступает со сдвигом времени задержки, то на выход проходят только счетные импульсы с длительностью времени задержки, а ложные импульсы не проходят. Процесс прохождения счетных импульсов и блокировки ложных показан на эпюрах 3, 5 фиг.2. Затем счетные импульсы считываются в пересчетном устройстве 9, емкость счета которого выбрана таким образом, что на выходе вырабатывается сигнал, кратный величине допустимой экспозиционной дозе, который используется для управления устройством звуковой и световой сигнализации 8 и для регистрации в цифровом индикаторе 10.
Таким образом, схема предлагаемого дозиметра позволяет наряду с сигнализацией допустимой величины экспозиционной дозы ионизирующего излучения измерять суммарную экспозиционную дозу за время работы в радиационной обстановке с высокой точностью регистрации излучения. Окончание работы с дозиметром производится или сбросом показаний индикатора в "0" или отключением источника автономного питания.
Использование предлагаемого изобретения позволит повысить достоверность регистрации экспозиционной дозы ионизирующего излучения при оперативной работе с мощными переносными источниками гамма- и рентгеновского излучения, что обеспечит лучшую организацию труда и безопасность обслуживающего персонала служб таможенного надзора и по охране окружающей природы в условиях повышений радиационной обстановки.
Введение новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемый дозиметр от прототипа, т.к. позволяют улучшить точность регистрации допустимой экспозиционной дозы на 20%.
Практическая реализация предлагаемого изобретения позволит создать экономичные малогабаритные индивидуальные дозиметры со световой и звуковой сигнализацией и регистрацией в цифровой форме экспозиционной дозы ионизирующего излучения для обеспечения служб таможенного надзора и по охране окружающей природы в целях улучшения среды, окружающей человека средствами индивидуального контроля за радиационной обстановкой.
Использование предлагаемого изобретения в народном хозяйстве позволит получить дополнительный экономический эффект, так как в предлагаемой схеме уменьшается необходимость отбора из партии серийных счетчиков Гейгера-Мюллера с требуемыми характеристиками по сравнению с прототипом в 4 раза.
Формула изобретения
Индивидуальный цифровой дозиметр, содержащий газоразрядный детектор ионизирующего излучения, выход которого через усилитель тока соединен с входами устройств питания детектора и сигнализации, вход управления которого соединен с выходом пересчетного устройства, к которому подключен цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения ложных импульсов от детектора, введены формирователь с длительностью выходного импульса, равной длительности импульса от детектора, линия задержки с временем задержки, равным длительности фронта импульса от детектора, инвертор и схема И, причем вход формирователя и первый вход схемы И подключены к выходу усилителя, а выход формирователя через последовательно соединенные линию задержки и инвертор подключен к второму входу схемы И, выход которой подключен к входу пересчетного устройства.
РИСУНКИ
