ИНДИКАТОР РАДИОАКТИВНОСТИ Советский патент 1995 года по МПК G01T1/167 

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений и может быть использовано в устройствах контроля радиационного загрязнения окружающей среды.

Известен цифровой прибор для измерения радиоактивности, содержащий устройство детектирования, измеритель средней частоты следования импульсов, цифровой жидкокристаллический индикатор, источник автономного питания, в котором, с целью обеспечения возможности работы при отрицательных температурах введены релейный преобразователь напряжения, ключевой транзистор которого закреплен с обеспечением теплового контакта на подложке цифрового жидкокристаллического индикатора, и ключ, подключенный параллельно дросселю релейного преобразователя (1).

Недостатком этого дозиметра является скачкообразное включение подогрева и еще большая сложность, чем у выше описанных дозиметров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дозиметр ДСК-04 (ЖШ2. 805. 005 ТУ) (2), содержащий последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов с дешифраторами и триггер, цифровой жидкокристаллический индикатор, подключенный к выходам счетчиков импульсов с дешифраторами, последо- вательно соединенные генератор, счетчик времени измерения и триггер управления, три одновибратора, два транзистора, светодиод, пять резисторов, два диода, конденсатор, телефон и переключатель. В данном дозиметре за время измерения можно наблюдать счет, и по окончании времени измерения счет прекращается и результат в течение 4 с представляется на цифровом табло. Однако и этот дозиметр имеет недостатки - достаточную сложность, большую стоимость - 370 руб., ограниченный температурный диапазон от +10 до +35^oC и, кроме того, еще недостаточную чувствительность - 100 мкР/ч, что не позволяет измерить естественный гамма-фон.

Целью предлагаемого решения является расширение температурного диапазона как в сторону отрицательных, так и положительных температур при одновременном упрощении и удешевлении индикатора и повышение чувствительности до уровня, позволяющего измерить естественный гамма-фон при уменьшении потребляемой мощности.

Указанная цель достигается тем, что в индикатор радиоактивности, содержащий последовательно соединенные детектор ионизирующего излучения, первый счетчик импульсов, второй и третий счетчики импульсов с дешифраторами и триггер переполнения, первый и второй цифровые светодиодные индикаторы, соединенные соответственно с выходами дешифратора второго и третьего счетчиков, последовательно соединенные генератор импульсов, четвертый счетчик и триггер управления, инверсный выход которого соединен с входом разрешения счета первого счетчика импульсов, три одновибратора, выход второго из которых соединен с входами сброса второго и третьего счетчиков импульсов и триггера переполнения, два транзистора и пять резисторов, дополнительно введены два элемента ИЛИ, четвертый одновибратор, третий, четвертый и пятый транзисторы, включенные своими коллектором и эмиттером между четвертым выходом второго счетчика импульсов с дешифратором и четвертым входом первого цифрового индикатора, база пятого транзистора через первый резистор соединена с инверсным выходом триггера переполнения, прямой выход которого через четвертый одновибратор соединен с входом установки триггера управления, прямой выход которого соединен с входом первого одновибратора, с первым входом второго элемента ИЛИ и через второй резистор с базой четвертого транзистора, коллектор которого соединен с общим входом первого цифрового индикатора, эмиттеры первого, второго, третьего и четвертого транзисторов соединены с корпусом, первый выход первого счетчика импульсов через третий одновибратор соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого через третий резистор соединен с коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, коллектор которого соединен с общим входом второго цифрового индикатора, выход первого одновибратора соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса четвертого счетчика импульсов, второй выход которого соединен с D-входом триггера управления, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки первого счетчика импульсов и выходом второго одновибратора, вход которого соединен с инверсным выходом триггера управления и входом инверсии дешифратора третьего счетчика импульсов, четвертый и седьмой выходы которого соединены соответственно через четвертый и пятый резисторы с базами первого и третьего транзисторов, коллектор последнего соединен с базой первого транзистора.

Дополнительные относительно прототипа элементы ИЛИ, одновибратор и транзисторы известны и используются по известному назначению.

Отличающиеся от прототипа связи совместно с вновь введенными элементами позволяют достичь поставленную цель - расширение температурного диапазона, уменьшение потребляемой мощности и упрощения устройства. Так, введение третьего транзистора позволяет отключить цифровой индикатор младшего разряда во время набора информации, что уменьшает потребляемую мощность, введение четвертого транзистора позволяет погасить во время индикации старший разряд цифрового индикатора, если он должен показывать ноль, и совместно с вторым элементом ИЛИ обеспечивает мигание среднего сегмента старшего индикатора во время набора информации, а введение четвертого одновибратора совместно с первым элементом ИЛИ и пятым транзистором обеспечивает окончание цикла измерения и набора информации при переполнении и индикации только на младшем цифровом индикаторе буквы П - переполнение, что в совокупности позволяет значительно уменьшить потребляемую мощность и, следовательно, использовать более дешевые светодиодные цифровые индикаторы, работающие в более широком диапазоне температуры окружающей среды, например, AЛС320А работает в температурном диапазоне от -60 до +70^oC, а стоимость - 1,45 руб. , против 17,0 руб. для жидкокристаллического индикатора ИЖЦ5-4/8, работающего только при положительных температурах.

На чертеже приведена схема индикатора радиоактивности.

Индикатор радиоактивности содержит последовательно соединенные детектор 1 ионизирующего излучения, первый счетчик 2 импульсов, второй 3 и третий 4 счетчики импульсов с дешифраторами и триггер 5 переполнения, первый 6 и второй 7 цифровые индикаторы, последовательно соединенные генератор 8 импульсов, четвертый счетчик 9 импульсов и триггер 10 управления, первый 11, второй 12 и третий 13 одновибраторы, первый 14 и второй 15 транзисторы, пять резисторов 16, 17, 18, 19 и 20, два элемента ИЛИ 21 и 22, четвертый одновибратор 23, третий 24, четвертый 25 и пятый 26 транзисторы.

Вход первого 6 и второго 7 индикаторов соединены соответственно с выходами второго 3 и третьего 4 счетчиков импульсов с дешифратором, инверсный выход триггера 10 управления соединен с входом разрешения счета первого счетчика 2 импульсов, входом инверсии дешифратора третьего счетчика 4 импульсов и входом второго одновибратора 12, выход которого соединен с входом установки первого счетчика 2 импульсов, входами сброса второго 3 и третьего 4 счетчиков импульсов и триггера 5 переполнения и вторым входом первого элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с входом сброса четвертого счетчика 9 импульсов, второй выход которого соединен с D-входом триггера 10 управления, выход которого соединен с входом первого одновибратора 11, первым входом второго элемента ИЛИ 22 и через второй резистор 17 - c базой четвертого транзистора 25, коллектор которого соединен с общим входом первого цифрового индикатора 6, эмиттеры первого 14, второго 15, третьего 24 и четвертого 25 транзисторов соединены с корпусом, выход первого счетчика 2 импульсов через третий одновибратор 13 соединен с вторым входом второго элемента 22 ИЛИ, выход которого через третий резистор 18 соединен с коллектором первого 14 транзистора и базой второй 15 транзистора, коллектор которого соединен с общим входом второго цифрового индикатора 7, выход первого одновибратора 11 соединен с первым входом первого элемента 21 ИЛИ, пятый транзистор 26 включен своими коллектором и эмиттером между четвертым выходом второго счетчика 3 импульсов и четвертым входом первого цифрового индикатора 6, база пятого транзистора 26 через первый резистор 16 соединена с инверсным выходом триггера 5 переполнения, прямой выход которого через четвертый одновибратор 23 соединен с входом установки триггера 10 управления, четвертый и седьмой выходы третьего счетчика 4 импульсов соединены соответственно через четвертый 19 и пятый 20 резисторы с базами первого 14 и третьего 24 транзисторов, коллектор последнего соединен с базой первого транзистора 14.

Индикатор радиоактивности работает следующим образом. При включении питания по цепи сброса, которая на чертеже не показана, триггер 10 управления, счетчики 3 и 4 с дешифраторами, триггер 5 переполнения и счетчик 9 устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик 2 - в среднее состояние, например на цифру 5, если он декадный. Начинается цикл измерения, во время которого бета-частица или гамма-квант, зарегистрированный детектором 1 ионизирующего излучения, создает импульс напряжения, который поступает на счетный вход счетчика 2. На каждый второй импульс с первого выхода счетчика 2 через третий одновибратор 13 второй элемент 22 ИЛИ, третий резистор 18 и открывают второй транзистор 15, и поскольку третий счетчик 4 находится в нулевом состоянии и на входе инверсии дешифратора счетчика 4 имеется сигнал единицы с инверсного выхода триггера 10, то во время импульса третьего одновибратора 13 загорается средний сегмент цифрового индикатора 7. Одновременно импульсы с выхода генератора 8 поступают на счетчик 9 импульсов. Во вре- мя цикла измерения импульсы с выхода детектора 1 записываются в счетчике 2, а с выхода счетчика 2 - во втором 3 и третьем 4 счетчиках. После окончания цикла измерения триггер 10 переходит в единичное состояние, при этом через второй резистор 17 открывается четвертый транзистор 25, который подключает первый индикатор 6, и если за время цикла измерения не было переполнения, то триггер 5 переполнения находится в нулевом состоянии и сигнал с его инверсного выхода через первый резистор 16 держит пятый транзистор 26 в режиме насыщения, в результате на первом цифровом индикаторе 6 индицируется число, записанное во втором счетчике 3. Если измеренная экспозиционная доза ионизирующего излучения менее чем в 5-7 раз превышает фоновое значение, то третий счетчик 4 за время цикла измерения остается в нулевом состоянии и на его седьмом и четвертом выходах соответственно имеется сигнал с уровнями "0" и "1", при этом третий транзистор 24 закрыт, а первый транзистор 14 открыт и блокирует базу второго транзистора 15, который закрывается, и второй цифровой индикатор 7 выключен, т.е. он цифру "0" не индицирует. Если за время измерительного цикла в третьем счетчике 4 будет записано любое другое число, отличное от нуля, то на базе первого транзистора 14 будет сигнал "0" и он не будет шунтировать базовую цепь второго транзистора 15, который сигналом с выхода триггера 10 через второй элемент ИЛИ 22 и третий резистор будет открыт и подключит второй цифровой индикатор 7, т.е. будет индицировать обе цифры. Диапазон измерения индикатора радиоактивности от фонового значения до экспозиционной дозы, в 70-100 раз превышающей фоновое значение, при дальнейшем увеличении экспозиционной дозы ионизирующего излучения раньше, чем закончится цикл измерения, сработает триггер 5 переполнения, который сигналом через четвертый одновибратор 23 установит триггер 10 управления в единичное состояние, который, в свою очередь, через первый одновибратор 11 и первый элемент ИЛИ 21 установит счетчик 9 в нулевое состояние, т.е. начинается отсчет времени индикации. Если счетчики 3 и 4 находятся в нулевом состоянии, то индикатор 7 будет погашен, а индикатор 6 будет индицировать букву П - переполнение, пятый транзистор 26 закрыт сигналом "0" на выходе триггера 5 переполнения. После окончания времени индикации триггер 10 управления переходит в нулевое состояние, и сигнал с его инверсного выхода запустит второй одновибратор 12, который установит счетчик 2 в среднее состояние, второй 3 и четвертый 4 счетчики и триггер 5 - в нулевое состояние и через первый элемент 21 ИЛИ счетчик 9 в нулевое состояние. Начинается следующий цикл измерения.

Эффективность предлагаемого решения состоит в возможности выпуска простого в эксплуатации и надежного в работе индикатора радиоактивности, работающего в широком диапазоне температур окружающей среды, и может быть использован как товар народного потребления для определения радиационного загрязнения окружающей среды с себестоимостью изготовления 35-40 руб.

Изобретение относится к приборам измерения ядерных излучений и позволяет обеспечить работу при отрицательных температурах за счет введения в индикатор, содержащий детектор 1 ионизирующего излучения, первый 2, второй 3, третий 4 счетчики, триггер 5, цифровые индикаторы 6 и 7, генератор 8, четвертый счетчик 9, триггер 10, три одновибратора 11, 12 и 13, два транзистора 14 и 15, пять резисторов 16, 17, 18, 19 и 20, двух элементов ИЛИ 21 и 22, одновибратора 23 и трех транзисторов 24, 25 и 26. Это позволяет упростить устройство и уменьшить потребляемую мощность. 1 ил.

ИНДИКАТОР РАДИОАКТИВНОСТИ, содержащий детектор, ионизирующего излучения, подключенный к первому входу первого счетчика импульсов, первый выход которого подсоединен к первому входу второго счетчика импульсов с дешифратором, первый выход которого связан с первым входом третьего счетчика с дешифратором, первый выход которого подключен к первому входу триггера переполнения, первый и второй цифровые индикаторы, соединенные соответственно с выходами второго и третьего счетчиков с дешифраторами, генератор импульсов, выход которого связан с первым входом четвертого счетчика, первый выход которого подключен к первому входу триггера управления, инверсный выход которого соединен с входом разрешения счета первого счетчика импульсов, первый - третий одновибраторы, выход второго из которых соединен с входами сброса второго и третьего счетчиков импульсов с дешифраторами и триггера переполнения, первый - второй транзисторы, первый - пятый резисторы, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, четвертый одновибратор, третий - пятый транзисторы, последний из которых включен своими коллектором и эмиттером между вторым выходом второго счетчика импульсов с дешифратором и первым входом первого цифрового индикатора, база пятого транзистора через первый резистор соединена с инверсным выходом триггера переполнения, прямой выход которого через четвертый одновибратор соединен с входом установки триггера управления, прямой выход которого соединен через первый одновибратор с первым входом первого элемента ИЛИ, первым входом второго элемента ИЛИ и через второй резистор - с базой четвертого транзистора, коллектор которого соединен с общим входом первого цифрового индикатора, эмиттеры первого - четвертого транзисторов соединены с корпусом, второй выход первого счетчика импульсов через третий одновибратор соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого через третий резистор соединен с коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, коллектор которого соединен с общим входом второго цифрового индикатора, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сброса четвертого счетчика импульсов, второй выход которого соединен с D - входом триггера управления, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки первого счетчика импульсов и выходом второго одновибратора, вход которого соединен с инверсным выходом триггера управления и входом инверсии третьего счетчика импульсов с дешифратором, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно через четвертый и пятый резисторы с базами первого и третьего транзисторов, а коллектор последнего соединен с базой первого транзистора.