ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДОЗИМЕТР

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к измерению дозы и мощности дозы импульсов рентгеновского и гамма излучения, в частности, к области волоконно-оптической дозиметрии и может быть использована в качестве дозиметра рентгеновского и гамма излучения.
Известен «Волоконно-оптический дозиметр» описанный в патенте WO 2007/085060, приоритет AU, кл. G01T 1/20, от 02.08.2007 г. Устройство содержит последовательно соединенные сцинтиллятор, световод, фотоприемное устройство и преобразователь электрического сигнала с фотоприемного устройства в индикаторный сигнал интенсивности светового сигнала. Первый конец световода находится в оптическом контакте со сцинтиллятором, а второй конец - с фотоприемным устройством. Недостатком данного устройства является отсутствие обработки сигнала с фотоприемного устройства, поэтому данный дозиметр непригоден для измерения дозы и мощности дозы импульсного ионизирующего излучения: рентгеновского или гамма (х или γ).
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является «Система измерения излучения», описанная в патенте JP 3556313, кл. G01T 1/20 от 18.08.2004 г. Система содержит сцинтилляторы, соединенные через волоконно-оптические кабели с фотоприемными устройствами, несколько счетчиков, принимающих электрические сигналы с фотоприемных устройств, средства обработки выходных сигналов счетчиков, формирующие индикаторный сигнал энергии излучения. Недостатком данной системы является ограниченная максимальная мощность дозы измеряемого излучения вследствие применения счетного режима.
При создании заявляемой полезной модели решается задача измерения дозы и мощности дозы импульсного ионизирующего излучения (х или γ).
Техническим результатом при решении задачи являются: увеличение измеряемой мощности дозы, возможность регистрации мощности дозы и дозы коротких (от единиц наносекунд) импульсов ионизирующего излучения, расширение функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным волоконно-оптическим дозиметром, содержащим сцинтиллятор, соединенный через волоконно-оптический кабель с фотоприемным устройством, и средства обработки выходных сигналов, заявляемый дозиметр дополнительно содержит пиковый и (или) интегральный детектор. Средства обработки выходных сигналов содержат, по крайней мере, один аналого-цифровой преобразователь. Пиковый детектор выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, полупроводникового диода, накопительного конденсатора и цепи обратной связи. Интегральный детектор выполнен в виде преобразователя напряжения в ток и накопительного конденсатора.
Счетный режим регистрации излучения, используемый в прототипе, имеет ограничение по мощности излучения, так как конечная длительность световых импульсов сцинтиллятора ограничивает частоту счета. При сильном облучении сцинтиллятора вспышки от отдельных частиц сливаются в единый световой сигнал, пропорциональный мощности дозы. Световому сигналу пропорционально напряжение с фотоприемника. В заявляемом дозиметре для регистрации этого напряжения применяются пиковый и (или) интегральный детекторы, позволяя работать с большими мощностями дозы. Появляется возможность регистрировать импульсное ионизирующее излучение с длительностью, сравнимой с длительностью сцинтилляций, что было невозможно с использованием счетного режима.
На фиг. изображен заявленный волоконно-оптический дозиметр.
На фиг. обозначено:
1 - сцинтиллятор
2 - волоконно-оптический кабель
3 - фотоприемное устройство
4 - пиковый детектор
5 - интегральный детектор
6 - средства обработки выходных сигналов
7 - аналого-цифровой преобразователь 1
8 - аналого-цифровой преобразователь 2
9 - микропроцессор
10 - индикатор
Волоконно-оптический дозиметр, содержащий сцинтиллятор 1, соединенный через волоконно-оптический кабель 2 с фотоприемным устройством 3, пиковый детектор 4 и (или) интегральный детектор 5 со средствами обработки выходных сигналов 6. Пиковый детектор 4 выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, полупроводникового диода, накопительного конденсатора и цепи обратной связи. Интегральный детектор 5 выполнен в виде преобразователя напряжения в ток и накопительного конденсатора. Средства обработки выходных сигналов содержат аналого-цифровые преобразователи 7 и 8, микропроцессор 9 и индикатор 10.
Работает заявляемый дозиметр следующим образом. Измеряемое ионизирующее излучение воздействует на сцинтиллятор 1, вызывая в нем свечение. Световой сигнал из сцинтиллятора по волоконно-оптическому кабелю 2 поступает на фотоприемник 3, где преобразуется в сигнал напряжения, который подается на пиковый 4 и интегральный 5 детекторы. Максимальное значение сигнала напряжения выделяется пиковым детектором и фиксируется на выходе детектора. Интегральное же значение импульсного сигнала напряжения выделяется интегральным детектором и фиксируется на выходе данного детектора в виде напряжения. Зафиксированные значения напряжения с детекторов преобразуются в цифровой код при помощи аналого-цифрового преобразователя 7 и аналого-цифрового преобразователя 8 и обрабатываются микропроцессором 9. Результаты обработки, соответствующие дозе и мощности дозы ионизирующего излучения отображаются на индикаторе 10. В случае применения только пикового детектора 4 с аналого-цифровым преобразователем 7 дозиметр измеряет только мощность дозы, а в случае применения только интегрального детектора 5 с аналого-цифровым преобразователем 8 дозиметр измеряет только дозу.
3
Заявляемый волоконно-оптический дозиметр реализован в виде макета. Материал сцинтиллятора в макете - CsI(Tl), размеры сцинтиллятора - (1×1×0,5) мм. Волоконно-оптический кабель с пластмассовым световодом диаметром 1 мм марки RUS фирмы Agilent выходным концом неразъемно соединен с фотоприемным устройством на основе фотодиода ФД256, конструктивно размещенным внутри электрического разъема. Пиковый детектор, выполненный на операционном усилителе ОРА655 и средства обработки выходных сигналов помещены в экранированный корпус. На передней и боковых панелях корпуса расположены: упомянутый разъем, органы управления и индикатор.
Средства обработки выходных сигналов реализованы на микроконтроллере ATMEGA644 фирмы Atmel и индикаторе - жидкокристаллическом алфавитно-цифровом дисплее HDMO8216L фирмы Hantronix. Микроконтроллер содержит аналого-цифровые преобразователи и микропроцессор.
Благодаря применению в заявляемом волоконно-оптическом дозиметре аналогового режима регистрации с применением пикового и (или) интегрального детекторов вместо счетного, как в прототипе, появилась возможность измерять мощность дозы и (или) дозу импульсного ионизирующего излучения (х и γ) с длительностью, сравнимой с временем высвечивания сцинтиллятора. Верхний предел измерения мощности дозы повысился на несколько порядков.