RU2053524C1 - Device for radiation testing of environment - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has timer, indicator, power source, radiation dosimetry measuring unit, which has semiconductor radiation detector, voltage converter, amplifier, discriminator, and radiation dose counter. Device also has time unit, which has quartz element, pulse oscillator and time counter. The first output of time counter is connected with input of timer, and the second output as well as outputs of discriminator, radiation dose counter and timer are connected with inputs of commutator. Output of the commutator is connected to stepping motor. EFFECT: improved precision of measurement. 3 dwg

Description

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. The invention relates to means for measuring the parameters of nuclear radiation, in particular to devices for radiation monitoring of the environment, and can be used as dosimeters for individual use, as well as for monitoring in industry.

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.Known dosimeters with analog indication of control results and analog (clock) watches, for example electronic-mechanical quartz watches, as structurally separate measuring devices [1]
However, in these dosimeters gas-discharge devices are used as a sensitive element, which leads to their large overall dimensions.

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.The overall dimensions can be significantly reduced by using a semiconductor detector as a sensitive element, since the stopping power of a semiconductor material when exposed to ionizing radiation is significantly higher than the stopping power of gaseous media [2, 3, 4]
A combined digital-to-analog chronometer and radiation dosimeter device is known, which consists of a clock and a radiation dosimeter [5]. The device comprises a case with a front panel, a clock unit, a radiation detector and a radiation monitoring unit. The clock unit is placed in the case and includes a pulse generator connected to the frequency divider, and a time indicator for which temporary pulses from the divider are received, located on the front panel of the case. The radiation detector is mounted on or in the housing and generates a pulse signal, the pulse repetition rate of which depends on the intensity of the penetrating radiation. The radiation control unit is placed in the housing and contains an electronic radiation dose rate counter associated with the detector and the radiation intensity indicator, which is mounted on the front panel of the housing. The divider of the clock unit generates reset pulses at certain time intervals, which are transmitted to the radiation dose rate counter. This counter reads the number of pulses from the detector received in a given time interval and generates the intensity value displayed on the intensity indicator. The radiation monitoring unit also contains a radiation dose counter connected to a detector and a dose indicator. The time indicator is multi-bit and contains a processor connected to a digital indicator, or is an analog indicator.

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. However, in this device, the accuracy of indicating the level of radiation dose rate in the analogue version is not high, since only the comparative value "small", "medium", and "dangerous" is shown. In addition, the analog display scale is difficult to perform, as it is associated with the processor.

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. The aim of the invention is to provide a device for radiation monitoring of the environment, which would provide a sufficiently high accuracy of dose and dose rate indication by the analog method by using the functionality of mechanisms for indicating time.

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. To this end, in a device for radiation monitoring of the environment, comprising a radiation dosimetry unit, consisting of a semiconductor radiation detector, an amplifier, a discriminator and a radiation dose monitoring counter, and a time unit, consisting of a quartz element, a pulse generator, and a time counter, the first output of which is connected to timer input, a switch is introduced, the inputs of which are connected to the second output of the time counter, the outputs of the discriminator, the dose control counter and timer, and the output is connected to a step by an electric motor of a quartz electronic-mechanical watch.

Использование кварцевых электронно-механических часов в рассматриваемом устройстве увеличивает точность контроля уровня мощности дозы излучения, одновременно являясь несложным устройством небольших габаритов. The use of quartz electronic-mechanical watches in the device in question increases the accuracy of monitoring the level of radiation dose rate, while being an uncomplicated device of small dimensions.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для радиационного контроля; на фиг. 2 функциональная схема устройства; на фиг. 3 шкала устройства. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device for radiation monitoring; in FIG. 2 functional diagram of the device; in FIG. 3 scale device.

Устройство для радиационного контроля окружающей среды содержит блок 1 (фиг. 1) радиационной дозиметрии и блок 2 времени. A device for radiation monitoring of the environment contains a block 1 (Fig. 1) radiation dosimetry and a block 2 of the time.

Блок 1 содержит полупроводниковый детектор 3 излучения, который соединен через преобразователь 4 напряжения с источником 5 питания, выполненным в виде батареи гальванических элементов. Block 1 contains a semiconductor radiation detector 3, which is connected through a voltage converter 4 to a power source 5, made in the form of a battery of galvanic cells.

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. The output 6 of the detector 3 is connected to the input of the amplifier 7, which is connected in series with the discriminator 8. The output 9 of the discriminator 8 is connected to the input of the counter 10 for controlling the dose of radiation.

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. The time unit 2 is a quartz electronic-mechanical clock containing a quartz element 11 connected to a pulse generator 12. The power source 5 is also used to power the generator 12 and other circuits of the device. The output 13 of the generator 12 is connected to the input of the time counter 14 connected by the output 15 to the timer 16. The clock also contains a stepping motor 17 and a dial indicator 19 connected to the output 18 of the electric motor 17.

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. The radiation dosimetry unit 1 and the time unit 2 connects the switch 20, to the inputs of which the output 21 of the discriminator 8, the output 22 of the dose control counter 10, the output 23 of the timer 16 and the output 24 of the time counter 14 are connected. In addition, through the key elements 25-27 to the switch 20 is supplied with power from the source 5.

Коммутатор 20 представляет собой электронный переключатель с зависимой фиксацией его состояния для трех сигналов. The switch 20 is an electronic switch with a dependent fixation of its state for three signals.

К выходу 28 коммутатора 20 подсоединен управляющий вход шагового электродвигателя 17. To the output 28 of the switch 20 is connected to the control input of the stepper motor 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. One of the options for the switch 20 (Fig. 2) contains a block of 32 keys, a trigger counter 33, and an OR 34-38 circuit, of which an OR 34 circuit is connected to the output of the counter 33, and the OR 35-38 circuit is connected in series and connected to the inputs of the counter 33 The key elements 25-27 are also connected to the inputs of the counter 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. The key block 32 contains a key 39 connected to the output 24 of the counter 14 and controlled by the counter 33, serially connected keys 40 and 41 connected to the output 21 of the discriminator 8 and controlled by a timer 16 and the counter 33, respectively, and a key 42 connected to the output 22 of the counter 10 and controlled by a counter 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. The pulse generator 12 is made on the circuits And 43-45 and the resistor 46, and the quartz element 11 is connected to the inputs of the circuits And 43 and 45 directly and to the input of the circuit And 44 through the resistor 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. The voltage converter 4 is made on diodes 47-50, a resistor 51, and capacitors 52-56 connected to each other as shown in FIG. 2. The input 57 of the Converter through a key 58 is connected to the source 5, and the output is connected to the detector 3 and to the input RC circuit of the amplifier 7, consisting of a resistor 59 and a capacitor 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. The arrow indicator 19 (Fig. 3) is made on the front panel 61 of the housing 62 of the device. Indicator 19 contains two dials 63 and 64, made in the form of concentric circles, and arrows 65-67. The dial 63 shows the time and the hands 65-67 are hour, minute and second, respectively, and the dial 64 shows either the value of the radiation dose rate in μR / h or the radiation dose in mR, while the position of the hands 65-67 corresponds to the approximate and accurate value of the measured parameter.

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. On the housing 62 are also buttons 25 ', 26', and 27 ', corresponding to the keys 25-27 (Fig. 1). The housing 62 is mounted on a holder 68, for example on a strap.

Устройство для радиационного контроля работает следующим образом. A device for radiation monitoring works as follows.

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. In the "TIME CONTROL" mode, the button 26 'is pressed and released, with the help of which the output 24 of the counter 14 is connected through the output 28 of the switch 20 to the stepper motor 17, which moves the arrows 65-67 of the indicator 19. In this case, the control signal supplied to the key 39, using the counter 33. Power from the source 5 in this case is supplied only to the generator 12, the counter 14, the switch 20 and the stepping motor 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. In the "RADIATION DOSE POWER MONITORING" mode, the button 25 'is pressed and released, with the help of which, through the counter 33 and the key 58, power is supplied from the source 5 to the voltage converter 4, amplifier 7, discriminator 8, radiation dose control counter 10, timer 16. The control signal is also fixed by the counter 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. The power of the semiconductor detector 3 is the voltage from the output of the voltage Converter 4. The voltage pulses arising in the semiconductor detector 3 under the influence of high-energy particles or gamma rays are amplified by an amplifier 7 and then converted to pulses of standard amplitude using a discriminator 8. The pulses from low-energy particles and gamma rays are cut off along with noise signals. Pulses of standard amplitude are supplied from the output 21 of the discriminator 8 through the keys 40 and 41 of the switch 20 to the stepper motor 17, which through the output 18 moves the arrows 65-67 of the indicator 19. This occurs during a predetermined period of operation of the timer 16, synchronized using the counter 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. The period of operation of the timer 16 is adjusted by matching the sensitivity of the detector 3, the gain of the amplifier 7 and the threshold of the discriminator 8 with the indicator scale 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. In the "RADIATION DOSE CONTROL" mode, the button 27 'is pressed and released, with the help of which, through the counter 33 and the key 58, power is supplied from the source 5 to the voltage converter 4, amplifier 7, discriminator 8, counter 10, timer 16. The control signal is also fixed carried by the counter 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. The device operates in this mode similarly to the "RADIATION DOSE POWER MONITORING" mode, except that the signals from timer 16 are not used, pulses of standard amplitude from the output of discriminator 8 are supplied to counter 10 and key 42 of switch 20, and then from output 28 on the stepper motor 17 and through its output 18, the arrows 65-67 of the indicator 19 are moved.

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. Using the OR circuits 35-38 of the switch 20, the erroneous simultaneous pressing of two or three buttons 25 ', 26', 27 'is blocked. In this case, the device operates in a mode that corresponds to the button that opens last.

Предложенное устройство для радиационного контроля при незначительном энергопотреблении имеет более простую конструкцию, чем аналогичные устройства. The proposed device for radiation monitoring with low power consumption has a simpler design than similar devices.

Claims (1)

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. DEVICE FOR RADIATION ENVIRONMENTAL CONTROL, containing a timer, indicator, power supply, time unit and radiation dosimetry unit, consisting of a semiconductor radiation detector, amplifier, discriminator, radiation radiation dose control counter and voltage converter, the output of which is connected to the first input through a semiconductor detector an amplifier connected to the first input of the discriminator by the output, the output of which is connected to the first input of the radiation dose control counter, the time block consists of a pulse generator, a time counter and a quartz element, the first and second conclusions of which are connected respectively to the first and second outputs of the pulse generator, the input of the pulse generator is connected to the first output of the power source, the second output connected to a common bus, the first output of the pulse generator is connected with the first input of a time counter, the second input of which is connected to the first output of the power source, characterized in that the first and third keys, a stepping motor and a com a mutator, the first output of which is connected to the first inputs of the timer and voltage converter and the second inputs of the amplifier, discriminator and dose counter, the second output of the switch is connected to the indicator through a stepper motor, the second output of the pulse generator is connected to the second input of the voltage converter, the first and fourth inputs of the switch connected respectively to the outputs of the discriminator, dose control counter, timer and the first output of the time counter, the second output of which is connected to the second input measure, while the fifth input of the switch directly, and the sixth - eighth respectively through the first - third switches are connected to a first terminal of the power source.

Images