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一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路

阅读:427发布:2021-04-14

专利汇可以提供一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于X,Gamma 辐射 探测设备的 能量 响应校正 电路 ,晶体 探头 输出 信号 给 运算 放大器 正向输入端, 运算放大器 的输出端和 反相输入端 之间接数字电位器R2;运算放大器输出端接比较器,比较器输出端接 单片机 ,单片机接数字电位器R2,用于控制数字电位器 电阻 大小,晶体探头将脉冲信号进行放大后输出给多路比较器,单片机根据多路比较器输出的信号计算不同能量档位的计数率C1到Ci,然后根据不同能量档位的校正系数k1到ki计算总的 剂量率 :R=C1*k1+C2*k2+……Ci*ki,本 专利 申请 通过该电路以及单片机计算即可达到能量响应校正,此外能量分段数量还可以根据设备 精度 要求进行更细致的划分,这样计算得到的剂量率值会更加准确,对于不同能量射线的响应的一致性也会进一步提升。,下面是一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路专利的具体信息内容。

1.一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:包括:晶体探头运算放大器、比较器、数字电位器、单片机,晶体探头输出信号运算放大器正向输入端,运算放大器的输出端和反相输入端之间接数字电位器R2;运算放大器输出端接比较器,比较器输出端接单片机,单片机接数字电位器R2,用于控制数字电位器电阻大小。
2.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:比较器设置有多个,比较器的输入端分别接参考阈值、运算放大器的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:晶体探头输出脉冲信号给运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:运算放大器的正向输入端接下拉电阻R1。
5.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:运算放大器的反相输入端接地。
6.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:单片机选用51单片机。
7.根据权利要求1所述的一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,其特征在于:数字电位器R2或者采用数字电位器芯片代替。

说明书全文

一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及辐射探测技术领域,尤其涉及一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路。

背景技术

[0002] 辐射指的是能量以电磁波或粒子(如阿尔法粒子、贝塔粒子等)的形式向外扩散,自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射,物体通过辐射所放出的能量,称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R)计算。
[0003] 辐射有一个重要特点,就是它是“对等的”,不论物体(气体)温度高低都向外辐射,甲物体可以向乙物体辐射,同时乙也可向甲辐射,辐射能被广泛应用于医学诊断、工业及生物学领域造福人类。但所有辐射均对生物有害,而且可影响自然环境,其中以电离辐射对人体造成的危害最为常见。
[0004] X射线波长范围在0.01纳米到10纳米之间(对应频率范围30 PHz到30EHz)的电磁波,具波粒二象性。电磁波的能量以光子(波包)的形式传递。当X射线光子与原子撞击,原子可以吸收其能量,原子中电子可跃迁至较高电子轨态,单一光子能量足够高(大于其电子之电离能)时可以电离此原子。一般来说,较大之原子有较大机会吸收X射线光子。人体软组织由较细之原子组成而骨头含较多原子,所以骨头较软组织吸引较多X射线。故此,X射线可以用作检查人体结构。
[0005] 伽射线是频率高于1019赫兹的电磁波光子,伽马射线不具有电荷及静质量,故具有较α粒子及β粒子弱之电离能。伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核阻停,例如铅或乏
[0006] 现有专利CN200780003190.0一种电离辐射探测器(22),包括探测器阵列(200)、存储器(202)、信号处理电子器件(208)、通信接口(210)以及连接器(212)。存储器包含探测器性能参数(204)和探测器校正算法(206)。信号处理电子器件(208)根据探测器校正算法(206)使用探测器性能参数(204)校正来自探测器阵列(200)的信号。实用新型内容
[0007] 本专利申请提供了一种用于X,Gamma辐射探测设备的能量响应校正电路,包括:晶体探头运算放大器、比较器、数字电位器、单片机,晶体探头输出信号运算放大器正向输入端,运算放大器的输出端和反相输入端之间接数字电位器R2;运算放大器输出端接比较器,比较器输出端接单片机,单片机接数字电位器R2,用于控制数字电位器电阻大小。
[0008] 优选的,比较器设置有多个,比较器的输入端分别接参考阈值、运算放大器的输出端。
[0009] 优选的,晶体探头输出脉冲信号给运算放大器。
[0010] 优选的,运算放大器的正向输入端接下拉电阻R1。
[0011] 优选的,运算放大器的反相输入端接地。
[0012] 优选的,单片机选用51单片机。
[0013] 优选的,数字电位器R2或者采用数字电位器芯片代替,如X9241。
[0014] 本实用新型的有益效果:本专利申请中,晶体探头将脉冲信号进行放大后输出给多路比较器,单片机根据多路比较器输出的信号计算不同能量档位的计数率C1到Ci,然后根据不同能量档位的校正系数k1到ki计算总的剂量率:R=C1*k1+C2*k2+……Ci*ki,从而达到能量响应校正的目的。附图说明
[0015] 图1为本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

[0016] 由图1所示可知,本实用新型包括:晶体探头、运算放大器、比较器、数字电位器、单片机,警惕探头根据检测到的射线能量大小输出相应的脉冲信号,射线能量越大,脉冲幅度越高,然而不同的SiPM和不同的闪烁晶体耦合之后的信号输出幅度会存在差异,为了精确匹配用于能量分段检测的多路比较器的参考阈值,能量响应校正电路中的运算放大器需要将晶体探头输出的原始脉冲信号进行放大处理,即晶体探头输出信号给运算放大器正向输入端,运算放大器的输出端和反相输入端之间接数字电位器R2;运算放大器输出端接比较器,比较器输出端接单片机,单片机接数字电位器R2,用于控制数字电位器电阻大小,用于控制信号的放大倍数,最终输出的信号幅度在使用Cs-137放射源照射情况下662keV对应的全能峰电压值需要达到标准值V标准。
[0017] 优选的,比较器设置有多个,比较器的输入端分别接参考阈值、运算放大器的输出端,多路比较器的作用是对输入的脉冲信号进行能量分段检测,每一路比较器都有相应的参考阈值,这些参考阈值V1到Vi根据常见的i种X,Gamma射线的能量(E1 keV到Ei keV)以及前文所述662keV对应的全能峰电压值V标准计算得出:
[0018] V1=E1/662*V标准,……Vi=Ei/662*V标准。
[0019] 各路比较器的输出管脚按顺序连接到单片机的不同输入管脚,在电路运行时,单片机会根据比较器1到比较器i的输出的触发信号实时计算不同能量档位的计数率C1到Ci,然后根据不同能量档位的校正系数k1到ki计算总的剂量率:R=C1*k1+C2*k2+……Ci*ki,从而达到能量响应校正的目的。
[0020] 优选的,运算放大器的正向输入端接下拉电阻R1,用于信号的阻抗匹配。
[0021] 优选的,运算放大器的反相输入端接地。
[0022] 优选的,单片机选用51单片机。
[0023] 优选的,数字电位器R2或者采用数字电位器芯片代替,如X9241。
[0024] 与传统的盖格管探测器或者探测器的能量响应校正方法相比,本发明无需对探测器硬件进行任何更改,无需添加屏蔽材料,无需对屏幕材料进行打孔处理,只需要通过单片机的软件代码配置相应参数即可达到能量响应校正;此外能量分段数量还可以根据设备精度要求进行更细致的划分(增加比较器通道数),这样计算得到的剂量率值会更加准确,对于不同能量射线的响应的一致性也会进一步提升。
[0025] 上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效,而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本专利请的权利要求所涵盖。
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