r劑量率測量儀的研制
加入技術交流群
1 探頭原理
1．1 蓋革-彌勒計數(shù)管原理
GM管原理見圖1。蓋革-彌勒計數(shù)管(GM管)也稱氣體放電計數(shù)器。一個密封玻璃管，中間是陽極用鎢絲材料制作，玻璃管內(nèi)壁涂一層導電物質，或是一個金屬圓管作陰極，內(nèi)部抽空充惰性氣體(氖、氦)、鹵族氣體。特點是工作電壓低。
當射線進入計數(shù)管后氣體被電離，負離子由陽極吸引移向陽極時，離子又與其他氣體分子碰撞后產(chǎn)生多個次級電子，快到陽極時次極電子急劇倍增產(chǎn)生雪崩現(xiàn)象。雪崩引起陽極整條線上雪崩，發(fā)生放電，放電后空間電子又被中和，剩下許多正離子包圍陽極，形成正離子鞘。正離子鞘和陽極間的電場因正離子的存在而減弱。此時若有電子運動到該區(qū)域，也會產(chǎn)生雪崩放電，這段時間不能計數(shù)，稱"死時間"。正離子打到陰極時會產(chǎn)生(打出)電子，電子被電場加速，又引起計數(shù)管放電產(chǎn)生正離子鞘，這一過程循環(huán)出現(xiàn)。
計數(shù)管上電壓U一定時，射線入射越強電流I越大，輸出脈沖數(shù)N越大，a、b段稱"坪"，蓋格計數(shù)管主要用于探測β粒子和γ射線。
1．2探頭電路
探頭有高壓產(chǎn)生電路、高低量程兩支蓋革-彌勒計數(shù)管(GM管)、單片機SM89C52、串口轉485通信芯片MAX485構成，如圖2所示。
高壓產(chǎn)生電路為高低量程GM管提供高壓，使得GM管可以工作。GM管用來測定輻射，射線通過GM管并引起電離時便使該GM管產(chǎn)生電流脈沖，脈沖經(jīng)整形電路、2分頻電路后變成邊緣陡峭的方波，送到SM89C52的T0，T1定時器做計數(shù)，對低量程使用T0作計數(shù)，T1作1秒定時，而高量程則使用T1作計數(shù)，T0作定時，主機可通過發(fā)送命切換令高低量程測量，當探頭接到主機發(fā)來的查詢命令后便把每秒計數(shù)值(CPS)返回給主機。探頭電源透過電纜從主機得到。
低量程GM管ZP1210和高量程GM管Zp1304的接口方式不太一樣，依據(jù)數(shù)據(jù)手冊設計如圖3所示。
2 主機工作原理
主機由單片機SM89C58，12 864點陣液晶、4個按鍵、MAX 485芯片、AT24C64、實時時鐘芯片M41T0構成，主機和探頭通過電纜連接，如圖4所示。主機的工作是定時查詢探頭，得到CPS，運算轉換成劑量率顯示在LCD上，同時根據(jù)該數(shù)據(jù)決定是否發(fā)送命令切換測量通道、給高低量程GM管哪一個加高壓。M41T0給系統(tǒng)提供實時時鐘。AT24C64用來保存系統(tǒng)參數(shù)和密碼等，也用來保存帶有時間信息的測量結果，在測量界面下用戶對當前測量結果可以保存，以便事后追查。主機在液晶上通過菜單配合4個按鍵來實現(xiàn)參數(shù)的設定、時間日期調整、密碼管理等。并提供中英文兩種語言切換，可擴展其他任意語言顯示。
評論