[实用新型]一种基于远程无线通信的伽马剂量监测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于远程无线通信的伽马剂量监测装置，使用了基于4G无线通信模块以及带有闪烁体的硅光二极管探测器。将监测装置与上位机相结合，可以远程测量多个地点的辐射剂量，并可以将数据处理保存。本装置使用了小尺寸带有闪烁体的硅光二极管探测器，其对伽马粒子辐射探测效率高，有很好的时间分辨率和空间分辨率，由于该装置高效的探测效率和高抗干扰能力，可以探测到环境级的伽马本底。该装置同时具备能谱分析功能，可以进行元素分析。整套测量系统通过标准的Eu‑152和Cs‑137伽马放射源进行标定实验，测量结果稳定，与专业手持式剂量仪器对比测量数据符合度高。除了可以应用于标准核设施场所的核环境监测以外，还可以应用到核应急等众多领域。

技术领域

本实用新型涉及伽马射线剂量监测和4G物联网传输技术领域，尤其涉及伽马射线的随机微弱脉冲信号采集与处理，远程的大数据传输等辐射环境监测的应用场合。

背景技术

γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。γ射线入射到晶体上，发生光电效应、康普顿效应和电子对效应。这些次级电子在晶体中运动，把能量消耗于晶体中，使晶体中原子电离、受激发，处于激发态的原子回到基态时，使晶体闪光，光被硅光二级管收集产生微弱电流脉冲信号。

现有的设备多以气体电离室和NaI探头的手持式设备为主，将伽马辐射能量转换成一种可计数的脉冲信号，输入到二次仪表中，进行计数测量，并通过LED显示出来。现有设备会受到空间上的限制，而且大部分探测器是以气体电离室探测器为主，测量精度低体积大。。

发明内容

本实用新型目的就是为了弥补手持式监测设备及有线设备的不足，提供伽马射线剂量监测和4G物联网传输技术相结合的装置。本实用新型使用的CsI(碘化铯)的潮解性优于NaI(碘化钠)，能与硅光二极管很好的匹配，从而使读出系统大为简化。该晶体的应用有利于获得比较好的时间分辨率。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种基于远程无线通信的伽马剂量监测装置，包括：

带有CsI(TI)闪烁体的硅光二极管，前置放大器部分，CH549单片机处理芯片，电源和4G无线传输模块，所述硅光二极管连接到前置放大器输入端，前置放大器再将输出引脚连接到CH549单片机内置的比较器输入端口，CH549单片机将信号进行处理，将结果数据通过串口发送到4G模块；

闪烁体探测到伽马射线后发光，硅光二极管探测器内部的光电二极管将光信号转化为电流信号，再通过前置放大器对电流信号进行电流放大和电压放大并进行信号调理，调理后的信号分为两路，一路进入比较器将随机核脉冲模拟信号转化为相应的方波脉冲信号，然后方波脉冲信号输入到CH549单片机进行核脉冲计数，并定时将核脉冲计数通过串口发送到4G无线通信模块，4G无线通信模块再将数据打包调制之后发送到服务器，上位机软件通过TCP/IP协议从服务器取出测量结果并将接收到的脉冲计数转化为辐射剂量，从而实现对伽马辐射剂量的远程无线监测；从前置放大器放大和信号调理后的另一路信号直接进入CH549单片机的AD采样模块，对信号进行脉冲幅度的采集；CsI(TI)闪烁体探测器具有5％能量分辨率，通过对脉冲幅度进行采集和分析，得到待测伽马辐射的能谱，在单片机中加入了脉冲幅度分析算法，输出X轴为能量Y轴为脉冲计数率的二维能谱曲线图，能量分辨率达到1024道，并进一步进行元素分析。

进一步的，所述将监测装置与上位机软件相结合，远程测量多个地点的辐射剂量，并将数据处理保存，保存下来的数据用于大数据分析。

进一步的，闪烁体硅光二极管和前置放大器部分都加上铜箔，在遮光的同时降低电磁噪声干扰，能够探测到环境级的伽马本底。