硅半导体γ剂量率监测仪研发及应用

硅半导体γ剂量率监测仪广泛应用于核设施的放射性测量,基于目前正在开展的国产化研发项目,对硅半导体γ剂量率监测仪的总体设计研发、仪表主要硬件设计、软件功能设计进行了介绍,同时对硅半导体和气体探测器主要技术参数进行了对比,自主研发的硅半导体γ剂量率监测仪可满足不同堆型众多场景剂量率监测的要求,具有良好的应用前景。

基于G-M管的伸缩式γ剂量率探头设计及性能分析

目前,对于测量未知剂量水平或者明显高于本底剂量率水平的辐射场所使用的γ剂量率设备大多需要现场测量,可能造成操作人员接触超剂量辐射。设计一种基于G-M计数管的带有伸缩结构的γ剂量率探头可以有更好的防护距离,有效避免测量人员受到强辐射场的照射,降低风险。结合现场需求反馈及参考国内外相似设备,设计适合的伸缩式结构,同时对选用G-M管的能响补偿条件进行分析,选取适合的补偿条件,并设计一种脉冲检测电路解决以往G-M管漏计数的问题。通过对使用补偿后G-M管的伸缩式γ探头进行性能测试,结果表明该γ剂量率探头在满足相对响应范围的能量条件下,在±45°范围内的相对响应为0.77~1.06。在有效测量范围内由非线性产生的剂量率响应的相对变化范围为-9.30%~+11.84%,同时在接收到大剂量率照射时也会有过载提示。可见探头的各项物理性能均满足并优于参考标准,符合设计要求。

基于塑料闪烁体的环境X-γ剂量率监测系统设计

环境X-γ辐射剂量率是衡量环境辐射水平的重要指标,为了实现环境X-γ剂量率的准确、快速监测,设计了一种基于塑料闪烁体的环境X-γ剂量率监测系统。探测器信号通过电流/频率转换电路转换为频率脉冲送入微控制器进行剂量率计算;系统设计了太阳能充电模块,为长期野外环境监测提供能源补充;数据通信设计引入无线蓝牙传输,结合智能终端APP,实现区域范围的放射性剂量监测。测试结果表明,系统的相对固有误差小于10%,归一化后相对137Cs的能量响应最大误差为13.9%,稳定工作温度范围为(-20~55)℃。该系统设计可用于野外长期环境辐射监测,为区域环境辐射监测网络的建设提供基础。

城市放射性废物库区域γ剂量监测系统的设计

为满足城市放射性废物库γ剂量监测的需求,设计了区域γ剂量监测系统。该系统设计了γ探测器、就地声光报警器、数据采集主机、管理软件等模块,采用有线和无线网络对各模块进行链接和整合,实现了对库房的全域实时监控,并将剂量监控报警与库区其他安防设施实现了连锁管理;强化了城市放射性废物库的辐射监测能力和安防能力,提高库区的管理水平和辐射事故应急处置能力,可为其他城市放射性废物库剂量监测系统的设计提供技术支持和参考。

可进行γ剂量率测量的无人采样船设计

为满足核与辐射应急监测时,在一些人为无法到达的水域进行水体采样和γ剂量监测的需求,设计可进行γ剂量测量的无人采样船。该系统设计船体、多参数探头、摄像头、卫星定位、通信系统、遥控系统、采样系统、地面控制站及管理软件等模块,可实现对水体的γ剂量率监测,可根据需求设置多种采样方案并完成采集。该系统可提高对水体放射性水平监测的准确性,有效提高辐射事故应急处置能力,提高辐射工作人员的安全性,可为四川省核与辐射应急体系的建设提供技术支持。

γ剂量率与布设点位到核设施之间距离的相关性研究

通过采集γ剂量率与布设点位到核设施之间距离的数据,运用SPSS软件中的皮尔逊相关性算法对瞬时剂量率与距离的相关性进行检验。结果显示相关性r为-0.093(接近0),显著性P为0.63(>>0.05)。最终得出结论,γ剂量率与布设点位到核设施之间的距离之间无明显相关性;各点位监测结果与核电的距离无相关性,表明正常工况下,辐射剂量率不会因点位与核电距离的缩短而明显提高,核电附近居民不会明显多承受辐射剂量。

双极晶体管不同脉宽γ剂量率效应研究

介绍了晶体管在脉冲γ辐射源辐照下光电流的产生机理、测量方法，以及二次光电流与晶体管结构、γ剂量率和γ波形宽度的关系。在现有的实验条件下（四种γ脉冲辐射源，宽度分别为：～２ｎｓ，～２０ｎｓ，～６０ｎｓ，～１００ｎｓ，剂量率为１０５～１０６Ｇｙ／ｓ），对三种晶体管进行了辐照，对其等效关系进行了分析，得到了二次光电流与总剂量基本成线性关系的结论。

基于ZigBee的X-γ剂量率数字化监测仪的设计

介绍了一种以ZigBee为平台的X-γ剂量率数字化监测仪,通过构建一个无线区域网络,进行数据测量和信息的无线传输与处理,以实现对某些特殊区域进行核辐射的监测。监测仪系统可以对各个探头参数进行设置,各个探头之间能够灵活地自组网并进行信息传输,增强了数据和信息传输的可靠性。采用超低功耗单片机MSP430F449作为主控单元设计的X-γ剂量率数字化监测仪系统,具有功耗低、量程宽、稳定可靠性好、组网灵活、测量范围广等诸多优点。

基于RS-485总线的双G-M计数管γ剂量率探测器研制

根据放射性场所工作人员辐射防护需求,设计了γ剂量率探测器。介绍了探测器硬件电路及软件设计,利用双G-M计数管覆盖高低量程范围,采用RS-485通信接口,可连接最多128个节点,具有远程传输能力,适用于多点分布式实时监测。探测器结构紧凑,功耗低,抗干扰能力强,工作稳定可靠。

新型x-γ剂量率仪研制

介绍了一种高性能的新型x-γ剂量率仪的系统结构,详细说明了仪器软、硬件各部分的设计思路和实现的技术。通过标准源137Cs的对比测量试验,对仪器的性能及稳定性进行了具体评价,并给出其它主要性能指标。该测量仪操作简单,测量结果准确,经现场试用,满足了用户的基本需求。

基于光纤通信的γ剂量率远程监测系统研制

为保证放射性场所工作人员的辐射防护安全,需要对γ剂量率进行远程监测;根据要求,研制了监测系统,采用基于RS-485总线方式的分布式采集、光纤通信的设计方案,提高了系统的抗干扰能力和工作可靠性;采集与控制软件的串口通信功能采用WinAPI函数,基于多线程技术和自定义消息响应机制开发,通信效率高;经检定及现场应用,表明系统在0～1004mGy/h范围内误差低于10%,且整体运行良好,稳定可靠,获得了良好的效果。

利用MCNP模拟气体裂变产物混合源的γ剂量率

西安脉冲反应堆辐照铀靶后，抽取Kr、Xe裂变气体，通过活性炭吸附于气体源盒内。HPGeγ谱仪测量源盒内混合气体活度，塑料闪烁探测器测量γ剂量率。将源盒、塑料闪烁探测器的几何结构、材料作为蒙特卡罗程序（MCNP）输入信息，模拟塑料闪烁探测器对源盒中核素活度与其7剂量率对应关系，结合HPGeγ谱仪所测活度得到剂量率模拟值，结果与实测值偏差小于6％。该工作说明在已知放射源空间结构、放射性核素种类和活度的情况下，采用MCNP模拟计算复杂气体放射源γ剂量率的方法是可行的。

水体X-γ剂量率测量中宇宙射线的影响研究

为确保水体X-γ剂量率测量数据的准确和有效,对自主研发的水体X-γ剂量率探测器进行了水环境影响实验。结果表明:宇宙射线对测量影响随深度的变化而变化,当水深大于1.5 m时,宇宙射线影响可忽略不计;自主研发的探测器具有较好的稳定性和一致性,可用于在线监测海水剂量率的变化。

基于单球多计数器、GM计数管同时测量n、γ剂量当量的装置研制

介绍了一款同时测量混合辐射场中n、γ剂量当量的装置研制,该装置通过单球多计数器和GM计数管相结合的方法构成,单球多计数器的探测器由三根两两垂直的3He正比计数管构成,通过解谱的方法得到中子剂量当量。在Am-Be和Cf-252中子参考辐射场中进行了测试,剂量当量相对误差<30%;在能量范围为63keV-1.25MeV的入射光子下进行了能量响应试验,相对误差<30%。

基于C8051F020的γ剂量率仪的设计

介绍了一款基于C8051F020单片机的γ剂量率监测仪的设计,描述了电路的软、硬件实现方法,还介绍了USB单元电路。该设计能够实现γ剂量率的快速测量和大量测量数据的掉电保护存储,并具有低功耗、体积小、抗干扰性强及测量精确的特点。

基于Android的Xγ剂量率仪无线控制系统的研制

研制一款Android系统的APP软件,实现对便携式Xγ剂量率仪的无线控制,使操作人员可以在安全距离下操控辐射剂量率仪,减轻对操作人员造成的辐射伤害。APP软件用无线蓝牙控制便携式Xγ剂量率仪,使用手机作为控制终端,提供更友好的用户界面,操作便捷简单;同时,利用智能手机强大的计算能力还可以为测量提供实时数据分析等功能。

反熔丝FPGA器件γ剂量率辐射效应规律探讨

FPGA系统电路进行抗γ剂量率器件选择是非常困难的。针对FPGA器件抗γ剂量率性能优选,试验研究了3种反熔丝FPGA器件的γ剂量率辐照效应规律。全部样品均出现了低阈值γ剂量率扰动效应,但均未产生高γ剂量率闭锁效应。FPGA器件低阈值γ剂量率失效主要是瞬时光电流扰动引起了时序逻辑功能的失效,而其模块海间的反熔丝开关电阻却对产生闭锁效应的大的辐射浪涌电流提供了保护。实验结果表明,系统电路设计加固是其实现抗γ剂量率最有效的方法。

蒙特卡罗方法在γ剂量率灵敏度标定中的应用

在γ剂量率测量标定中，使用ＧＤ－４０管作为γ探头来测量γ剂量率。实验室标定γ探头灵敏度在钴源上进行，６０Ｇｏ源平均能量为１．２５ＭｅＶ，而在实际测量中，辐射场的γ射线包含了各种能量成份，因此对实验室标定的灵敏度在实际应用中就需要进行修正。本工作通过蒙特卡罗粒子输运模拟方法，计算了单能与辐射场能谱的剂量比值，给出了修正因子，从而使γ剂量率灵敏度标定更加准确。

基于支持向量机的环境γ剂量率模型

核电厂外围环境辐射连续监测系统获取地表γ剂量率,当剂量率超过预先规定的阈值时,系统会发出警告。但氡子体影响、系统噪声造成的数值不稳定、剂量率具有周期性的变化均会使数据出现波动从而造成无效的报警。为辨别剂量率上升的原因,建立了支持向量机模型对环境剂量率超过阈值的原因进行分类,考察了不同参数对模型精度的影响。通过2 000组以上历史数据验证,结果表明,该模型能对环境γ剂量率超过阈值的原因进行准确分类,准确率达98%以上。

环境γ剂量仪表校准

文章介绍了本实验室用于校准测量环境剂量仪表的参考辐射、不同位置替代法及所涉及的一些问题。结果表明,在考虑了空气吸收和散射辐射影响后,用这种参考辐射和方法校准测量环境X,Υ剂量仪表总不确定度,对于低能光子(<300keV)为±2.5%,对于^(137)Cs和^(60)Co的Υ射线为±15%。