Способ управления цепью питания газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера Российский патент 2021 года по МПК G01T1/18 

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений с применением газоразрядных счетчиков, в частности к индивидуальному дозиметрическому контролю, включающему в себя измерение дозы, а также мощности дозы. Изобретение может быть, в частности, применено в индивидуальных дозиметрах, при проведении радиационной разведки на следе облака ядерного взрыва или при ликвидации последствий радиационных аварий, а также при работе персонала с источниками ионизирующего излучения или обслуживании ядерных энергетических установок.

Уровень техники

При регистрации каждого фотона или ионизирующей частицы в газоразрядном счетчике происходит лавинообразный газовый разряд, приводящий при высоких мощностях доз к большому потреблению тока от высоковольтного преобразователя напряжения. Следствием этого является сокращение времени работы индивидуального дозиметра от одного комплекта источников питания.

Известен способ уменьшения электропотребления у дозиметра на газоразрядном счетчике Гейгера-Мюллера при высоких мощностях доз (EA 007991 B1, 27.02.2007 G01T1/02, G01T1/18). После срабатывания счетчика Гейгера-Мюллера микроконтроллер подает сигнал на транзисторный ключ, который отключает высокое питающее напряжение на счетчике и переводит его в нерабочий режим. Последующие включения счетчика происходят через фиксированные интервалы времени. Экономия электропитания происходит за счет того, что не все ионизирующие частицы регистрируются счетчиком.

Недостатком известного способа является то, что во время протекания тока газового разряда счетчик Гейгера-Мюллера подключен к источнику высокого напряжения. В результате этого при больших мощностях доз газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера с высоковольтным преобразователем напряжения остаются самыми энергопотребляющими узлами прибора. Кроме того, для управления счетчиком используется микроконтроллер, который увеличивает общее энергопотребление и усложняет схему прибора.

Задачей, предлагаемого изобретения, является продление времени работы дозиметрических приборов на газоразрядных счетчиках Гейгера-Мюллера без использования микроконтроллера.

Техническим результатом от применения изобретения является снижение энергопотребления газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера, повышение его надежности за счет продления срока службы.

Технический результат достигается тем, что в способе управления цепью питания газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера, осуществляющемся с помощью электронного ключа и формирователя, при больших мощностях доз излучений, характеризующимся формированием регистрирующего импульса газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера во время появления внутри счетчика Гейгера-Мюллера нарастающего тока разряда - «электронной лавины», создающейся при попадании ионизирующего излучения на счетчик, формирователь на начальном этапе возникновения «электронной лавины» отключает счетчик Гейгера-Мюллера от цепи питания с помощью электронного ключа и формирует счетный импульс для дальнейшей обработки, электронная схема переходит в исходное состояние, а «электронная лавина» прекращается на начальной стадии ее развития.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена электронная блок-схема устройства, со следующими позициями: 1 - резистор, 2 - конденсатор, 3 - формирователь, 4 - счетчик Гейгера-Мюллера, 5 - ключ управления, 6 - высоковольтный источник питания, 7 - выходной импульс.

Электронная блок-схема, регистрирующая импульсы газоразрядного счетчика, содержит резистор 1, конденсатор 2, формирователь 3, счетчик Гейгера-Мюллера 4, ключ управления 5, высоковольтный источник питания 6, выходной импульс 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на счетчик Гейгера-Мюллера 4 подается высокое напряжение питания, ключ 5 находится в разомкнутом состоянии. В данной позиции счетчик 4 ничего не потребляет и к детектируемым частицам не чувствителен.

После получения управляющего сигнала разрешения начала работы, ключ 5 подключает счетчик 4 и после завершения всех переходных процессов формирователь 3 готов принять сигнал со счетчика 4.

Использование высоковольтного источника питания 6 нагружаемого через резистор 1 на газоразрядный счетчик 4, приводит к тому, что при попадании ионизирующего излучения в счетчик 4, в нем возникает нарастающий ток разряда - «электронная лавина». В обычной схеме подключения за счет достаточно большого тока лавины - напряжения на счетчике 4 падает гораздо ниже напряжения начала счета. После прохождения лавины начинается плавный заряд емкостей конденсатора 2 до напряжения начала счета, после которого счетчик 4 может сформировать следующий импульс не всегда пригодный для восприятия пересчетным устройством, например процессором.

В предлагаемом решении формирователь 3 на начальном этапе возникновения «электронной лавины», при падении напряжения на счетчике 4, как правило, не превышает 30-50 вольт, отключает счетчик 4 от цепи питания. Выполняется принудительное электронное «гашение» «электронной лавины» и формирователь 3 формирует счетный импульс 7 для дальнейшей обработки.

Далее устройство возвращается в исходную позицию. После подачи разрешающего сигнала начала работы цикл повторяется. Данная схема включения счетчика 4 позволяет избежать ложные срабатывания счетчика 4 за счет возникновения режима «тлеющего разряда». А также реализовать различные режимы работа: режим скорости счета, режим подсчета времени до прихода первого импульса, оконный режим работы счетчика, и др.

Отключение счетчика 4 от питающего напряжения происходит не после формирования полного электрического импульса, обусловленного протеканием всего заряда лавины, а в момент, когда ток разряда нарастает, но еще во много раз меньше максимально возможной величины. Кроме того, управление ключом 5 осуществляется простой регистрирующей схемой без использования микроконтроллера.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ дает возможность увеличить длительность работы индивидуального дозиметра за счет уменьшения энергопотребления газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера.

Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений. Способ управления цепью питания газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера осуществляется с помощью электронного ключа и формирователя при больших мощностях доз излучений, характеризуется формированием регистрирующего импульса газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера во время появления внутри счетчика Гейгера-Мюллера нарастающего тока разряда – «электронной лавины», создающегося при попадании ионизирующего излучения на счетчик Гейгера-Мюллера, формирователь на начальном этапе возникновения «электронной лавины» отключает счетчик Гейгера-Мюллера от цепи питания с помощью электронного ключа и формирует счетный импульс для дальнейшей обработки, при этом электронная схема переходит в исходное состояние, а «электронная лавина» прекращается на начальной стадии ее развития. Технический результат – снижение энергопотребления газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера, повышение его надежности за счет продления срока службы. 1 ил.

Способ управления цепью питания газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера, осуществляющийся с помощью электронного ключа и формирователя при больших мощностях доз излучений, характеризующийся формированием регистрирующего импульса газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера во время появления внутри счетчика Гейгера-Мюллера нарастающего тока разряда – «электронной лавины», создающегося при попадании ионизирующего излучения на счетчик Гейгера-Мюллера, формирователь на начальном этапе возникновения «электронной лавины» отключает счетчик Гейгера-Мюллера от цепи питания с помощью электронного ключа и формирует счетный импульс для дальнейшей обработки, при этом электронная схема переходит в исходное состояние, а «электронная лавина» прекращается на начальной стадии ее развития.