技术领域
[0001] 本
发明涉及
电离辐射探测技术领域，特别是涉及一种电离
辐射剂量获取方法及装置。
背景技术
[0002] 在核与辐射探测领域，能够对辐射剂量进行准确的计算可以帮助使用者优化人员、场所
辐射防护措施。目前比较常用的
剂量计算方法主要有两种，第一种，通过计数率与特定
放射源的剂量刻度系数的乘积给出辐射剂量值；第二种结合计数率、射线
能量和刻度系数综合响应给出辐射剂量值。但因为γ射线对于人体组织产生的有效辐射剂量的大小与γ射线的能量相关。采用第一种方法测量的结果，由于不考虑X、γ射线能量差异使得测量结果与真实结果存在较大差异。第二种方法因为考虑了射线能量显然能够给出更为准确的测量结果。
[0003] 国际辐射防护委员会(ICRP)在73号报告中给出了基于不同X、γ射线能量与剂量响应的关系曲线，用于准确计算
剂量率信息。目前一些
半导体探测器和
闪烁体探测器给出的辐射剂量测量结果是基于这个曲线数据计算的结果，给出较为准确的值。然而能够进行这种计算的前提是探测器能够获知X、γ射线的能谱信息。而获取能谱信息的
电路结构复杂，成本非常高。
发明内容
[0004] 本发明
实施例提供一种电离辐射剂量获取方法及装置，以提供一种新的电离辐射剂量计算方法，从而给出更为准确的测量结果。
[0005] 一方面，本发明实施例提供了一种电离辐射剂量获取方法，所述方法包括：
[0006] 利用
辐射探测器测量某一区域的辐射信息；
[0007] 将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的
电流信号转换为模拟脉冲信号；
[0008] 将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号；
[0009] 根据所述数字脉冲信号，获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息；
[0010] 通过所述时间宽度信息，获取所述区域的电离辐射剂量。
[0011] 另一方面，本发明实施例提供了一种电离辐射剂量获取装置，所述装置包括：
[0012] 辐射信息测量单元，用于利用辐射探测器测量某一区域的辐射信息；
[0013] 放大转换单元，用于将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号；将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号；
[0014] 时间宽度信息获取单元，用于根据所述数字脉冲信号，获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息；
[0015] 电离辐射剂量处理单元，用于通过所述时间宽度信息，获取所述区域的电离辐射剂量。
[0016] 上述技术方案具有如下有益效果：可以通过脉冲宽度甄别辐射能量，比如X、γ射线辐射能量，进而计算辐射剂量，提高了测量结果的准确性。相对于不考虑射线能量的方法测量准确度提高了10％。相对于精确获取能谱信息的方法电路结构简单，易于实现，成本低。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本发明实施例一种电离辐射剂量获取方法
流程图；
[0019] 图2为本发明实施例一种电离辐射剂量获取装置结构示意图；
[0020] 图3为本发明实施例另一种电离辐射剂量获取装置结构示意图；
[0021] 图4为本发明应用实例获取脉冲时间宽度信息电路示意图；
[0022] 图5为本发明应用实例电离辐射剂量计算流程图。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 如图1所示，为本发明实施例一种电离辐射剂量获取方法流程图，所述方法包括：
[0025] 101、利用辐射探测器测量某一区域的辐射信息；
[0026] 102、将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号；
[0027] 103、将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号；
[0028] 104、根据所述数字脉冲信号，获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息；
[0029] 105、通过所述时间宽度信息，获取所述区域的电离辐射剂量。
[0030] 优选的，所述辐射探测器包括：PIN半导体探测器；所述辐射信息包括X、γ射线辐射信息；所述将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号，包括：通过放大电路将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号。
[0031] 优选的，所述将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号，包括：通过比较器将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号。
[0032] 优选的，所述根据所述数字脉冲信号，获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息，包括：通过固定
频率的
采样器对所述数字脉冲信号进行采样，通过判断一个上升沿和一个下降沿来判断一个完整数字脉冲信号，通过在上升沿和下降沿间的采样点的个数来获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息。
[0033] 优选的，所述通过所述时间宽度信息，获取所述区域的电离辐射剂量，包括：通过所述时间宽度信息，利用公式D＝(Nt1×Kt1+Nt1×Kt2+Nt2×Kt3+……)/T，通过累加不同Ntn和Ktn的乘积，获取所述区域的电离辐射剂量D，其中，D表示电离辐射剂量，Ntn表示tn时间区域内的计数率，Ktn表示tn时间区域内的计量修正系数，T表示测量时间。
[0034] 如图2所示，为本发明实施例一种电离辐射剂量获取装置结构示意图，所述装置包括：
[0035] 辐射信息测量单元21，用于利用辐射探测器测量某一区域的辐射信息；
[0036] 放大转换单元22，用于将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号；将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号；
[0037] 时间宽度信息获取单元23，用于根据所述数字脉冲信号，获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息；
[0038] 电离辐射剂量处理单元24，用于通过所述时间宽度信息，获取所述区域的电离辐射剂量。
[0039] 优选的，所述辐射探测器包括：PIN半导体探测器；所述辐射信息包括X、γ射线辐射信息；如图3所示，为本发明实施例另一种电离辐射剂量获取装置结构示意图，所述装置不但包括：辐射信息测量单元21、放大转换单元22、时间宽度信息获取单元23、电离辐射剂量处理单元24，还包括：放大电路25，用于将所述辐射信息进行放大并将所述辐射信息对应的电流信号转换为模拟脉冲信号。
[0040] 优选的，所述装置还包括：比较器26，用于将所述模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号。
[0041] 优选的，所述时间宽度信息获取单元23，具体用于通过固定频率的采样器对所述数字脉冲信号进行采样，通过判断一个上升沿和一个下降沿来判断一个完整数字脉冲信号，通过在上升沿和下降沿间的采样点的个数来获取所述数字脉冲信号的时间宽度信息。
[0042] 优选的，所述电离辐射剂量处理单元24，具体用于通过所述时间宽度信息，利用公式D＝(Nt1×Kt1+Nt1×Kt2+Nt2×K t3+……)/T，通过累加不同Ntn和Ktn的乘积，获取所述区域的电离辐射剂量D，其中，D表示电离辐射剂量，Ntn表示tn时间区域内的计数率，Ktn表示tn时间区域内的计量修正系数，T表示测量时间。
[0043] 以下通过应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：
[0044] 本发明应用实例可以通过PIN半导体探测器实现基于脉冲宽度的电离辐射剂量计算方法，可以
硬件设备与
软件进行结合：
[0045] (1)硬件方面：
[0046] 如图4所示，为本发明应用实例获取脉冲时间宽度信息电路示意图。硬件方案的最终目的是给出具有时间宽度信息的脉冲，为下一步修正计算提供
基础。不同能量X、γ射线入射到PIN半导体探测器时，会在PIN半导体探测器上沉积不同能量，高能射线沉积能量多，低能沉积能量少。其沉积能量的多少意味着在半导体上产生电流的大小，转为模拟脉冲信号后就是脉冲幅度的区别，脉冲幅度信息与脉冲时间宽度的信息成正比关系。本方法通过脉冲时间宽度信息判断测量射线的能量，从而进行辐射剂量率的修正。
[0047] 其具体方案是首先通过放大电路对PIN半导体探测器测量到的辐射信息进行放大并将电流信号转换为模拟脉冲信号；然后模拟脉冲信号通过比较器被转换为
数字信号，在转换过程中通过选取特定的
阈值，比较器给出了具有时间宽度信息的数字脉冲。
[0048] (2)软件方面：
[0049] 如图5所示，为本发明应用实例电离辐射剂量计算流程图。当上述硬件系统处理后的方波输入智能手机或
单片机后，智能手机的APP软件或单片机的嵌入式程序通过固定频率的采样器对脉冲进行采样，通过判断一个上升沿和一个下降沿来判断一个完整脉冲，通过在上升沿和下降沿间的采样点的个数来给出脉冲的时间宽度信息。
[0050] 在软件中设定n个以微秒为单位时间区域，根据获取的脉冲时间宽度信息，将其在对应的时间区域tn内计数加一。在测量时间T后，每个时间区域tn内的累计计数结果为Ntn，从而实现了对射线能量的简略区分。
[0051] 通过在专业的刻度实验室对不同能量X、γ射线在PIN半导体探测器测量的结果，给出不同时间间隔tn内计数Ntn转换为辐射剂量率的修正系数Ktn。通过累加不同时间间隔tn的Ntn×Ktn乘积，除以测量时间计算出辐射剂量率结果。即：通过所述时间宽度信息，利用公式D＝(Nt1×Kt1+Nt1×Kt2+Nt2×Kt3+……)/T，通过累加不同Ntn和Ktn的乘积，获取所述区域的电离辐射剂量D，其中，D表示电离辐射剂量，Ntn表示tn时间区域内的计数率，Ktn表示tn时间区域内的计量修正系数，T表示测量时间。
[0052] 结合附图4，电离辐射探测器的半导体探测器采用PIN型光敏半导体探测器，PIN半导体探测器探测到电离辐射后，产生弱电流信号，弱电流信号通过AD8164组成两级
放大器(电荷灵敏放大器和放大器)，将其放大并成为后续电路可以处理的脉冲信号。产生的脉冲信号通过LM339比较器(包括第一比较器和第二比较器)转换为数字脉冲信号，然后经通信模
块，比如无线蓝牙或音频口将数据传输给智能手机。音频结构数据传输，
接口采用标准的双端音频接口插头，连接智能手机和探测器，手机通过APP进行
数据采集；蓝牙数据传输模式蓝牙模块采用nRF51882超低功耗无线芯片，支持的BLE4.0和2.4GHZ协议栈实现了数据传输，同时进行数据采集。
[0053] 例如使用安装了Android手机电离辐射测量APP
应用软件和IOS手机电离辐射测量APP应用软件，对采集的数据结果进行剂量修正计算并给出计算结果。
[0054] 下表1给出了使用与不使用这一方法时的剂量率计算结果与真值的比较，其中真值是采用专业剂量刻度单位标准放射源产生辐射场给出的参考真值，放射源采用的是Co-60。
[0055]序号 使用本方法 不是用本方法 真值(放射源Co-60)
1 346nSv/h 307nSv/h 340nSv/h
2 1.2μSv/h 996nSv/h 1.17μSv/h
3 31.4μSv/h 27.7μSv/h 33.2μSv/h
4 137.9μSv/h 128μSv/h 147μSv/h
[0056] 表1
[0057] 由此可见，本发明应用实例可以通过脉冲宽度甄别X、γ射线能量，进而计算辐射剂量，提高了测量结果的准确性。相对于不考虑射线能量的方法测量准确度提高了10％。相对于精确获取能谱信息的方法电路结构简单，易于实现，成本低。
[0058] 应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法
权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
[0059] 在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
[0060] 为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种
修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本
申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
[0061] 上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就
说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
[0062] 本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过
电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0063] 本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字
信号处理器，
专用集成电路(ASIC)，现场可编程
门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为
微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、
控制器、
微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如
数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
[0064] 本发明实施例中所描述的方法或
算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的
软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM
存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、
硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0065] 在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、
固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入
访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它
磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个
网站站点、
服务器或其它远程资源通过一个同轴
电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和
微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、
软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
[0066] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
