r劑量率測量儀的研制
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探頭GM管得到的每秒計數(shù)值(CPS)需要經(jīng)過運算才能轉(zhuǎn)換為劑量率的的單位為微戈瑞每小時(μGy／h)，轉(zhuǎn)換公式為：
其中D是劑量率，單位是μGy／h；K是探頭靈敏度，常數(shù)；t是死時間(dead time)，單位是s；N是每秒計數(shù)值，即每一秒GM管受輻射而產(chǎn)生脈沖個數(shù)。對于低量程探頭(ZP1210)，t的取值范圍是50～80μs，K的取值范圍是2．5～3．2；對于高量程探頭(ZP1304)，t的取值范圍是21～35 μs，K的取值范圍是O．030～0．040。高低GM管的ι，K均可在主機(jī)通過菜單設(shè)定，而每一套測量儀均需要做校準(zhǔn)來設(shè)定ι，K值。由于ι，K是整個計算的重要參數(shù)，不能被使用者隨意修改，因此在儀器設(shè)計時，添加了密碼保護(hù)功能，進(jìn)入ι，K的設(shè)定菜單需要使用者輸入密碼，密碼驗證通過才能修改ι，K參數(shù)。
由于放射性的隨機(jī)特性，故由儀器所檢測到的CPS會有抖動變化，主機(jī)程序?qū)B續(xù)數(shù)次測量結(jié)果做平滑濾波處理，使得測量結(jié)果更準(zhǔn)確。若是取平均的測量結(jié)果太少，平滑效果不佳；若是取平均的測量結(jié)果太多，那么會導(dǎo)致儀器相應(yīng)速度變得很慢。因此綜合考慮采取5個點的平均。
3 量程切換
低量程GM管ZP1210可以測量10-1～104μGy／h的輻射劑量，而高量程GM管ZP1304可以測量102～107μGy／h的輻射劑量。
量程切換見圖5，主機(jī)根據(jù)從機(jī)得來的實時CPS數(shù)據(jù)運算得到以μGy／h為單位的劑量率結(jié)果，主機(jī)會檢測連續(xù)的數(shù)次測量結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果的變化趨勢是從小于1200 μGy／h變到大于1 200μGy／h時，主機(jī)發(fā)送命令給從機(jī)，讓從機(jī)對高量程GM測量計數(shù)值；當(dāng)發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果的變化趨勢是大于800 μGy／h變到小于800μGy／h時，主機(jī)發(fā)送命令給從機(jī)，讓從機(jī)對低量程GM測量計數(shù)。這樣高低量程GM管測量切換分別發(fā)生在800μGy／h和1 200μGy／h兩個位置，從而避免了在單一位置實施切換時容易發(fā)生振鈴，頻繁切換高低量程的情況出現(xiàn)。
當(dāng)出現(xiàn)大劑量輻射時低量程GM管的高壓應(yīng)當(dāng)關(guān)斷，停止工作，以避免損傷低量程GM管，再加上為了節(jié)省電池電能，探頭有必要對耗電的高壓產(chǎn)生電路實施控制。主機(jī)發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果小于800μGy／h時關(guān)斷高量程GM管的高壓、打開低量程GM管的高壓，大于1 200μGy／h時關(guān)斷低量程GM管的高壓、打開高量程GM管的高壓，大于800 μGy／h小于1 200 μGy／h時同時打開高低量程GM管的高壓。高低量程GM管高壓打開、關(guān)斷控制切換圖如圖6所。
為了避免開機(jī)時，大劑量輻射損傷低量程GM管，開機(jī)時探頭給高量程GM管加高壓，關(guān)斷低量程GM管高壓，測量從高通道GM開始。探頭的單片機(jī)SM89C52根據(jù)主機(jī)的命令來決定是否對于高低量程GM管加高壓。
4 聲光報警
由于射線的危險性，當(dāng)環(huán)境的射線劑量大于一定值時，儀器需要給用戶提示，提醒用戶注意。用戶可以設(shè)定儀器的報警閾值。當(dāng)主機(jī)判別劑量值大于用戶設(shè)定的閾值時，主機(jī)在液晶屏幕上顯示"超過閾值"的報警提示，并且響起蜂鳴器。
主機(jī)在發(fā)現(xiàn)跟探頭通訊失敗后也需要報警提示用戶去檢查線路和探頭。
5 結(jié) 語
環(huán)境γ劑量率測量儀研制成功，經(jīng)校準(zhǔn)后交付給用戶，用戶反映良好。本儀器主要用來對γ射線進(jìn)行劑量率的測量并報警，也可應(yīng)用于工業(yè)無損探傷、醫(yī)院γ刀治療、同位素應(yīng)用、γ輻照、醫(yī)院X射線診斷、鈷治療、核電站等放射性場所，提醒工作人員放射源或射線裝置已處于工作或泄漏狀態(tài)，從而保護(hù)工作人員的安全。
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