Устройство для радиационного контроля окружающей среды

 

Использование: средства для измерения параметров ядерных излучений. Сущность изобретения: устройство для радиационного контроля окружающей среды содержит таймер, индикатор, источник питания, блок радиационной дозиметрии, состоящий из полупроводникового детектора излучения, преобразователя напряжения, усилителя, дискриминатора и счетчика контроля дозы радиационного излучения, и блок времени, состоящий из кварцевого элемента, генератора импульсов и счетчика времени, первый выход которого соединен с входом таймера, а второй выход и выходы дискриминатора, счетчика контроля дозы и таймера подключены к входам коммутатора, выход которого подсоединен к шаговому электродвигателю. 3 ил.

Изобретение относится к средствам для измерения параметров ядерных излучений, в частности к устройствам для радиационного контроля окружающей среды, и может быть применено в качестве дозиметров индивидуального использования, а также для контроля в промышленности.

Известны дозиметры с аналоговой индикацией результатов контроля и аналоговые (стрелочные) часы, например электронно-механические кварцевые часы, как конструктивно отдельные измерительные приборы [1] Однако в этих дозиметрах используются в качестве чувствительного элемента газоразрядные приборы, что обуславливает их большие габаритные размеры.

Существенно уменьшить габаритные размеры можно, применяя в качестве чувствительного элемента полупроводниковый детектор, так как тормозная способность полупроводникового материала при воздействии ионизирующих излучений существенно выше, чем тормозная способность газообразных сред [2, 3, 4] Известно комбинированное устройство цифроаналогового хронометра и радиационного дозиметра, которое состоит из часов и радиационного дозиметра [5] Устройство содержит корпус с лицевой панелью, блок часов, детектор радиации и блок радиационного контроля. Блок часов помещен в корпус и включает генератор импульсов, соединенный с частотным делителем, и индикатор времени, на который поступают временные импульсы с делителя, размещенный на лицевой панели корпуса. Детектор радиации смонтирован на корпусе или в нем и формирует импульсный сигнал, частота следования импульсов которого зависит от интенсивности проникающей радиации. Блок радиационного контроля помещен в корпус и содержит электронный счетчик мощности дозы излучения, связанный с детектором и индикатором интенсивности радиации, который смонтирован на лицевой панели корпуса. Делитель блока часов вырабатывает импульсы сброса через определенные временные интервалы, которые поступают на счетчик мощности дозы излучения. Этот счетчик считывает число импульсов с детектора, полученное в заданный интервал времени и формирует значение интенсивности, отображаемое на индикаторе интенсивности. Блок радиационного контроля содержит также счетчик дозы излучения, соединенный с детектором и индикатором дозы. Индикатор времени является многоразрядным и содержит процессор, соединенный с цифровым индикатором, или является аналоговым индикатором.

Однако в этом устройстве невысокая точность индикации уровня мощности дозы излучения в аналоговом варианте исполнения, так как показывается лишь сравнительная величина "мало", "средне", "опасно". Кроме того, аналоговую шкалу индикации сложно выполнить, так как она связана с процессором.

Целью изобретения является создание устройства для радиационного контроля окружающей среды, которое обеспечивало бы достаточно высокую точность индикации дозы и мощности дозы излучения аналоговым методом за счет использования функциональных возможностей механизмов для индикации времени.

Для этого в устройстве для радиационного контроля окружающей среды, содержащем блок радиационной дозиметрии, состоящий из полупроводникового детектора излучения, усилителя, дискриминатора и счетчика контроля дозы радиационного излучения и блока времени, состоящего из кварцевого элемента, генератора импульсов и счетчика времени, первый выход которого соединен с входом таймера, введен коммутатор, к входам которого подсоединен второй выход счетчика времени, выходы дискриминатора, счетчика контроля дозы и таймера, а выход соединен с шаговым электродвигателем кварцевых электронно-механических часов.

Использование кварцевых электронно-механических часов в рассматриваемом устройстве увеличивает точность контроля уровня мощности дозы излучения, одновременно являясь несложным устройством небольших габаритов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для радиационного контроля; на фиг. 2 функциональная схема устройства; на фиг. 3 шкала устройства.

Устройство для радиационного контроля окружающей среды содержит блок 1 (фиг. 1) радиационной дозиметрии и блок 2 времени.

Блок 1 содержит полупроводниковый детектор 3 излучения, который соединен через преобразователь 4 напряжения с источником 5 питания, выполненным в виде батареи гальванических элементов.

Выход 6 детектора 3 подсоединен к входу усилителя 7, который соединен последовательно с дискриминатором 8. Выход 9 дискриминатора 8 соединен с входом счетчика 10 контроля дозы радиационного излучения.

Блок 2 времени представляет собой кварцевые электронно-механические часы, содержащие кварцевый элемент 11, связанный с генератором 12 импульсов. Источник 5 питания применен также для питания генератора 12 и других схем устройства. Выход 13 генератора 12 соединен с входом счетчика 14 времени, соединенного выходом 15 с таймером 16. Часы содержат также шаговый электродвигатель 17 и подсоединенный к выходу 18 электродвигателя 17 стрелочный индикатор 19.

Блок 1 радиационной дозиметрии и блок 2 времени связывает коммутатор 20, к входам которого подсоединены соответственно выход 21 дискриминатора 8, выход 22 счетчика 10 контроля дозы, выход 23 таймера 16 и выход 24 счетчика 14 времени. Кроме того, через ключевые элементы 25-27 к коммутатору 20 подается питание от источника 5.

Коммутатор 20 представляет собой электронный переключатель с зависимой фиксацией его состояния для трех сигналов.

К выходу 28 коммутатора 20 подсоединен управляющий вход шагового электродвигателя 17.

Один из вариантов коммутатора 20 (фиг. 2) содержит блок 32 ключей, триггерный счетчик 33 и схемы ИЛИ 34-38, из которых схема ИЛИ 34 подсоединена к выходу счетчика 33, а схемы ИЛИ 35-38 соединены последовательно и подключены к входам счетчика 33. Ключевые элементы 25-27 также подсоединены ко входам счетчика 33.

Блок 32 ключей содержит ключ 39, соединенный с выходом 24 счетчика 14 и управляемый счетчиком 33, последовательно соединенные ключи 40 и 41, подсоединенные к выходу 21 дискриминатора 8 и управляемые таймером 16 и счетчиком 33 соответственно, и ключ 42, соединенный с выходом 22 счетчика 10 и управляемый счетчиком 33.

Генератор 12 импульсов выполнен на схемах И 43-45 и резисторе 46, а кварцевый элемент 11 подсоединен к входам схем И 43 и 45 непосредственно и к входу схемы И 44 через резистор 46.

Преобразователь 4 напряжения выполнен на диодах 47-50, резисторе 51 и конденсаторах 52-56, соединенных между собой так, как показано на фиг. 2. Вход 57 преобразователя через ключ 58 подсоединен к источнику 5, а выход соединен с детектором 3 и с входной RC-цепью усилителя 7, состоящей из резистора 59 и конденсатора 60.

Стрелочный индикатор 19 (фиг. 3) выполнен на передней панели 61 корпуса 62 устройства. Индикатор 19 содержит два циферблата 63 и 64, выполненных в виде концентрических окружностей, и стрелки 65-67. Циферблат 63 показывает время и стрелки 65-67 являются часовой, минутной и секундной соответственно, а циферблат 64 показывает либо величину мощности дозы излучения в мкР/ч, либо дозу излучения в мР, при этом положение стрелок 65-67 соответствует приблизительному и точному значению измеряемого параметра.

На корпусе 62 расположены также кнопки 25', 26', и 27', соответствующие ключам 25-27 (фиг. 1). Корпус 62 закреплен на держателе 68, например на ремешке.

Устройство для радиационного контроля работает следующим образом.

В режиме "КОНТРОЛЬ ВРЕМЕНИ" нажимается и отпускается кнопка 26', с помощью которой осуществляется подключение выхода 24 счетчика 14 через выход 28 коммутатора 20 к шаговому электродвигателю 17, который перемещает стрелки 65-67 индикатора 19. При этом происходит фиксация управляющего сигнала, подаваемого на ключ 39, с помощью счетчика 33. Питание от источника 5 в этом случае поступает только на генератор 12, счетчик 14, коммутатор 20 и шаговый электродвигатель 17.

В режиме "КОНТРОЛЬ МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ" нажимается и отпускается кнопка 25', с помощью которой осуществляется через счетчик 33 и ключ 58 подача питания от источника 5 на преобразователь 4 напряжения, усилитель 7, дискриминатор 8, счетчик 10 контроля дозы излучений, таймер 16. Фиксация управляющего сигнала также осуществляется счетчиком 33.

Питание полупроводникового детектора 3 осуществляется напряжением с выхода преобразователя 4 напряжения. Импульсы напряжения, возникающие в полупроводниковом детекторе 3 под воздействием частиц высокой энергии или гамма-квантов, усиливаются усилителем 7 и затем преобразуются в импульсы стандартной амплитуды с помощью дискриминатора 8. Импульсы от низкоэнергетичных частиц и гамма-квантов отсекаются вместе с шумовыми сигналами. Импульсы стандартной амплитуды подаются с выхода 21 дискриминатора 8 через ключи 40 и 41 коммутатора 20 на шаговый электродвигатель 17, который через выход 18 перемещает стрелки 65-67 индикатора 19. Это происходит в течение заданного периода работы таймера 16, синхронизируемого с помощью счетчика 14.

Период работы таймера 16 регулируется при согласовании чувствительности детектора 3, коэффициента усиления усилителя 7 и порога срабатывания дискриминатора 8 с показаниями шкалы индикатора 19.

В режиме "КОНТРОЛЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЙ" нажимается и отпускается кнопка 27', с помощью которой осуществляется через счетчик 33 и ключ 58 подача питания от источника 5 на преобразователь 4 напряжения, усилитель 7, дискриминатор 8, счетчик 10, таймер 16. Фиксация управляющего сигнала также осуществляется счетчиком 33.

Работа устройства в этом режиме происходит аналогично с режимом "КОНТРОЛЬ МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЙ", за исключением того, что сигналы от таймера 16 не используются, импульсы стандартной амплитуды с выхода дискриминатора 8 поступают на счетчик 10 и ключ 42 коммутатора 20, а затем с выхода 28 на шаговый электродвигатель 17 и через его выход 18 происходит перемещение стрелок 65-67 индикатора 19.

С помощью схем ИЛИ 35-38 коммутатора 20 осуществляется блокировка ошибочного одновременного нажатия двух или трех кнопок 25', 26', 27'. В этом случае устройство работает в режиме, который соответствует кнопке, размыкающейся последней.

Предложенное устройство для радиационного контроля при незначительном энергопотреблении имеет более простую конструкцию, чем аналогичные устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, содержащее таймер, индикатор, источник питания, блок времени и блок радиационной дозиметрии, состоящий из полупроводникового детектора излучения, усилителя, дискриминатора, счетчика контроля дозы радиационного излучения и преобразователя напряжения, выход которого через полупроводниковый детектор подключен к первому входу усилителя, подсоединенного выходом к первому входу дискриминатора, выход которого соединен с первым входом счетчика контроля дозы радиационного излучения, а блок времени состоит из генератора импульсов, счетчика времени и кварцевого элемента, первый и второй выводы которого подключены соответственно к первому и второму выводам генератора импульсов, вход генератора импульсов связан с первым выводом источника питания, вторым выводом подключенного к общей шине, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом счетчика времени, второй вход которого подключен к первому выводу источника питания, отличающееся тем, что в него введены первый - третий ключи, шаговый электродвигатель и коммутатор, первый выход которого подключен к первым входам таймера и преобразователя напряжения и вторым входам усилителя, дискриминатора и счетчика контроля дозы, второй выход коммутатора через шаговый электродвигатель соединен с индикатором, второй выход генератора импульсов подсоединен к второму входу преобразователя напряжения, первый - четвертый входы коммутатора подключены соответственно к выходам дискриминатора, счетчика контроля дозы, таймера и первому выходу счетчика времени, второй выход которого соединен с вторым входом таймера, при этом пятый вход коммутатора непосредственно, а шестой - восьмой соответственно через первый - третий ключи связаны с первым выводом источника питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3