Разработка портативного цифрового радиометра
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
кий корпус или тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика. К металлической нити и токопроводящему слою (катоду) подают постоянное напряжение величиной порядка сотен вольт.
В газоразрядных счетчиках используют принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются заряженные частицы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду счетчика, площадь которого значительно меньше площади катода, приобретают кинетическую энергию, достаточную для дополнительной ионизации атомов газовой среды. Выбитые при этом электроны также производят ионизацию.
Таким образом, одна частица радиоактивного излучения, попавшая в объем смеси газового счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается большое количество электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов тока, возникающих в единицу времени, можно судить об интенсивности радиоактивных излучений.
3.2 Датчики ионизирующего излучения
Датчики ионизирующего излучения относятся к электронным устройствам, основное назначение которых заключается в обеспечении процесса взаимодействия потока частиц ионизирующего излучения с определенной физической средой-детектором излучения и преобразование актов взаимодействия в электрические сигналы, которые могут быть зарегистрированы и обработаны соответствующей измерительной аппаратурой.
Датчики рентгеновского и ?-излучения. Основной диапазон энергий ?-излучения естественных и искусственных радионуклидов 0.1-3 МэВ. В связи с высокой проникающей способностью ?-излучения для детектирования излучения используют детекторы с высокой плотностью и большим средним атомным номером чувствительной среды, а именно iинтилляционные детекторы и германиевые ППД.
Наиболее распространенный тип iинтиллятора-Nal(Tl), плотность-3,67г/см3 , эффективный атомный номер-50.
Германиевые ППД, по сравнению с кремниевыми, имеют более высокий атомный номер (32) и обеспечивают более высокую эффективность регистрации излучения.
При регистрации рентгеновского и ?-излучения с энергией ниже 100 кэВ используют детекторы с высокой эффективностью регистрации в этом диапазоне при минимальной эффективности регистрации более высокоэнергетического излучения. Этим условиям удовлетворяют газонаполненные детекторы и ППД.
Датчики ?-излучения. Выбор детекторов для ?-измерений определяется достаточно ограниченной проникающей способностью ?-излучения и непрерывным характером спектра ?-частиц.
Одним из основных параметров ?-детекторов является энергетический порог чувствительности Епор, значение которого зависит от толщины входного окна или стенки детектора. Под Епор понимают энергию излучения, для которой прозрачность окна равна 0,5. По этому параметру детекторы разделяются на 4 группы: цилиндрические тонкостенные счетчики с толщиной стенки 40-60 мг/см2 (порог 1 МэВ и выше), торцевые с герметичным слюдяным окном толщиной 1-5 мг/см2 (порог 0,1-0,25 МэВ), проточные с негерметичным окном из металлизированной органичной пленки толщиной менее 1 мг/см2 (порог 20-100 кэВ) и проточные беспороговые счетчики с помещением препаратов в непосредственно в рабочую среду детектора (в том числе в газовой форме).
Датчики ?-излучения. Измерение ?-излучения чаще всего связано с определением относительного содержания ?-активных нуклидов с высоким атомным номером. Излучение отличается высокой энергией ?-частиц (4-8 МэВ), высокой плотностью ионизации при взаимодействии с любым веществом и малой проникающей способностью
Измерения возможны только в насыщенных по излучению слоях. Для измерения в тонких слоях толщина слоя должна быть не более 50-100 мкг/см2.
Счетчики Гейгера-Мюллера - самые распространенные детекторы ионизирующего излучения. В своей основе счетчик очень прост. В хорошо вакуумированный герметичный баллон с двумя электродами введена газовая смесь, состоящая в основном из легко ионизируемых неона и аргона.
В таблице 3.1 приведены сведения о самогасящихся галогеновых счетчиках Гейгера-Мюллера, наиболее подходящих для бытовых приборов радиационного контроля.
Таблица 3.1-разновидности счетчиков Гейгера-Мюллера
1234567СБМ194001002310*50191951СБМ20400100178*50111081СБТ9380800,1740*4012742СБТ10А390802,2333*5(836737)2СБТ11390800,750*10(552923,5)3СИ8Б390802350-5002082312СИ14Б40020023003084262
В приведенной таблице 3.1 указаны основные параметры счетчиков, в том числе:
1-рабочее напряжение, В;
2-плато-область малой зависимости скорости счета от напряжение питания, В;
-собственный фон счетчика, имп/с, не более;
-радиационная чувствительность счетчика, имп/мкР (*по кобальту 60);
-амплитуд выходного импульса, В;
-габариты, мм - диаметрдлина (длинаширинавысота);
.1- жесткое ?- и ?-излучение;
.2- жесткое ?- и ?-излучение и мягкое ?-излучение;
.3- жесткое ?- и ?-излучение и ?-излучение;
.4- ?-излучение;
4. РАСЧЕТ СХЕМЫ ПОРТАТИВНОГО ЦИФРОВОГО РАДИОМЕТРА
В этом разделе описывается работа каждого блока схемы, производится расчет элементов и выбор их в соответствии с гостами, так же производится описание работы и выбор микросхем.
.1 Выбор и обоснование структурной схе