Измеритель мощности дозы Советский патент 1992 года по МПК G01T1/17 

сл

с

Использование: в области радиометрии для ведения радиационного наблюдения и радиационной разведки. Сущность изобретения: для расширения функциональных возможностей измерителя мощности дозы путем автоматического расчета возраста продуктов радиоактивного распада и приведения значений мощности дозы излучения к единому времени в устройстве, содержащем детектор, запоминающее устройство, регистратор импульсов, блок управления, блок питания, высоковольтный преобразователь, генератор импульсов и цифровое табло, введен счетно-решающий блок специальной конструкции, первый вход которого подключен к выходу запоминающего устройства, а второй - к выходу блока питания. 2 ил.

Изобретение относится к области радиометрии и может быть использовано для ведения радиационного наблюдения и радиационной разведки.

Известны измерители мощности гамма-излучения, содержащие детектор ионизирующих излучений, усилительно- преобразовательные устройства, блоки индикации и питания, а также внешние устройства, например, выносные блоки детектирования.

Известные устройства позволяют измерять мощности доз ионизирующих излучений, однако они не выдают информации о возрасте продуктов радиоактивного распада и, соответственно, о значениях мощности дозы излучения, приведенных к единому времени.

Известно также радиационное контрольное устройство, содержащее детектор

излучений, цифровой микропроцессор, устройства индикации и звуковой сигнализации, источники питания, которое позволяет экстраполировать измеренные или заданные мощности доз излучения. .Однако такая экстраполяция в известном устройстве предусмотрена только для усредненного закона распада совокупной радиоизотопной смеси, обусловленной ядерными взрывами, и только при условии, что время взрыва заранее известно и введено в устройство.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель мощности типа ИМД-1, предназначенный для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и содержащий детектор, выход которого через последовательно соединенные регистратор импульсов и запоминающее устройство соединен с цифровым табло, а также блок питания,

XI XI 00 XI

XJ

ысоковольтный преобразователь для пиания детектора и генератор импульсов, одключенный ко входу блока управления, ыходы которого соединены с управляющии входами регистратора импульсов и запоинающего устройства.

Недостатком описанного устройства вляется невозможность автоматической выдачи необходимых для выявления радиационной обстановки данных о моменте образования (выброса) продуктов радиоактивного распада, например, о вреени ядерного взрыва или разрушения ядерного реактора, а также о значениях мощности дозы излучения, приведенных к становленному времени.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем автоматического расчета возраста продуков радиоактивного распада и приведения значений мощности дозы излучения к единому времени.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель мощности дозы, содержащий детектор, подключенный к последовательно соединенным регистратору импульсов, запоминающему устройству и цифровому табло, блок питания, высоковольтный преобразователь и генератор импульсов, соединенный со входом блока управления, выходы которого подключены к соответствующим входам регистратора излучений и запоминающего устройства, дополнительно введен подключенный к выходу запоминающего устройства счетно-решающий блок, содержащий генератор одиночных импульсов, вход которого соединен с кнопкой запуска, а выход - с входами блоков деления, умножения, возведения в степень, вычитания и регистров, подключенных через элемент ИЛИ к блоку индикации. Выход линии задержки соединен со входами элемента И, блока измерения времени, через переключатель режимов -со входом первого блока управления, а через другую пару контактов переключателя режимов - со входом реле времени, соединенного выходом со входом второго блока управления и входом триггера, причем один из выходов каждого блока управления через элемент ИЛИ подключен ко входу блока констант, подсоединенного выходами ко входам соответствующих арифметических блоков, другие входы которых непосредственно или через элементы ИЛИ подключены к соответствующим выходами блока управления.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на определении посредством счетно-решающего блока возраста продуктов радиоактивного распада по результатам двух последовательных измерений мощности дозы излучения в одной точке местности и пересчете измеренного значения мощности дозы излучения к возрасту 1 час. Расчет базируется на законе радиоактивного распада, аппроксимированного зависимостью ,

P2-Pi(ti/teT.,(1)

где PL P2 - мощности доз излучения продук- тов распада с возрастом ti и t2 часов соответственно;

а- эмпирический коэффициент измене ния активности в зависимости от периода времени, прошедшего после ядерного взрыва или выброса из разрушенного реактора.

Решение уравнения (1) относительно ti имеет вид

t1(Pl/P2)lt/a-l P)

где At t2-ti T2-Ti;

Ti, T2 - астрономическое время соответственно первого и второго измерений. Сле- довательно, астрономическое время образования (выброса) продуктов радиоактивного распада равно

T Ti-ti.(3)

Приведенная к 1 часу после образова- ния (выброса) продуктов распада мощность дозы I рассчитывается по формуле

.(4)

Если время образования продуктов распада априорно известно, оно вводится в соответствующий регистр счетно-решающего блока, а пересчет мощности дозы излучения осуществляется по результатам единственного замера в данной точке.

На фиг. 1 изображена структурная схемз измерителя мощности дозы; на фиг. 2 - функциональная схема счетно-решающего блока.

Измеритель мощности дозы содержит детектор 1, регистратор импульсов 2, запоминающее устройство 3, цифровое табло 4, блок управления 5, генератор импульсов б, высоковольтный преобразователь 7, блок питания 8 и счетно-решающий блок 9.

Счетно-решающий блок 9 содержит

кнопку запуска 10, генератор одиночных импульсов 11, линию задержки 12, блоки управления 13, 21, реле времени 14, блок измерения времени 15, триггер 16, элемент И 17, элементы ИЛИ 18, 25, 27. 28, 33, 34.

блок констант 19, блоки деления 20, 26, блоки возведения в степень 22, 24, блоки вычитания 23, 30. 35, блок умножения 29. регистры 31, 32, переключатели режимов 36,37, блок индикации 38.

Измеритель мощности дозы работает следующим образом.

При включении устройства напряжение от блока питания 8 через высоковольтный преобразователь 7 поступает к детектору 1, в качестве которого используется газоразрядный счетчик. Последний под воздействием гамма-квантов радиоактивного излучения вырабатывает импульсы электрического тока, которые преобразуются в им- пульсы напряжения в регистраторе 2 и поступает в запоминающее устройство 3. а затем под управлением блока 5 преобразованная в цифровую форму информация о мощности дозы излучения выдается на жид- кокристаллическое табло. Время измерения задается регулируемым генератором импульсов 6,

При нажатии кнопки 10 счетно-решающего блока 9 происходит запуск генератора одиночных импульсов 11, с выхода которого импульс поступает на вход линии задержки 12 и на установочные входы арифметических блоков 20, 22,23,24,26, 29,30,35, реле времени 14, блока измерения времени 15, триггера 16 и регистров 31, 32. На прямом выходе триггера 16 и регистров 31, 32. На прямом выходе триггера 16 устанавливается состояние 0, а на инверсном - 1. С выхода линии задержки 12, устанавливаемой на время задержки, превышающее длительность импульса генератора 11, импульс подается на второй вход элемента И 17, на вход блока измерения времени 15 и через замкнутые контакты переключателя 37 - на вход запуска реле времени 14. На первый вход элемента 1/1 17 с инверсного выхода триггера 16 подается логическая единица. На основной вход блока деления 20 с выхода запоминающего устройства 3 поступает цифровая информация о значении измеренной мощности дозы излучения. Сигнал, про- порциональный астрономическому времени, подается на первые входы блоков вычитания 30 и 35 и запоминается в них. Так как на оба входа элемента 17 поступают логические единицы, с его выхода на второй управляющий вход блока деления 20 проходит импульс занесения,по фронту которого в блоке 20 запоминается результат первого замера мощности дозы излучения Pi. Одновременно результат первого замера с первого выхода блока 20 поступает на второй вход блока умножения 29. По истечении интервала At, заданного реле времени 14, с его выхода на вход блока управления 21 и вход триггера 16 подается инициирующий импульс, который перерабатывает триггер в состояние логического 0 на инверсном входе и логической единицы - на прямом. По

фронту импульса, снимаемого с прямого выхода триггера 16, на третий вход блока деления 20 поступает результат второго замера мощности дозы излучения Р2. На выходах блока управления 21 последовательно формируются импульсы синхронизации, обеспечивающие работу устройства в режиме вычисления возраста продуктов распада. При этом импульс с первого выхода блока 21 через элемент ИЛИ 18 подается на вход блока констант 19, с первого выхода которого на второй вход блока деления 26 поступает сигнал, пропорциональный величине интервала времени At. Co второго выхода блока 19 на второй вход блока возведения в степень 24 поступает значение величины коэффициента а . С третьего и четвертого выходов блока 19 на вторые входы блока вычитания 23 и блока возведения в степень 22 подаются соответственно константы 1 и Ма. Значения интервала времени между измерениями At, а также коэффициентов а и 1/а вводятся в блок констант 19 при настройке измерителя мощности дозы. Снимаемый со второго выхода блока управления 21 импульс запускает блок деления 20, результат работы которого в виде частного P-I/P2 с его второго выхода поступает на первый вход блока возведения в степень 22. Импульс, поступающий с третьего выхода блока 21 инициирует блок возведения в степень 22, с выхода которого на первый вход блока вычитания 23 подается сигнал, пропорциональный величине (Pi/Pa) . Посредством импульса с четвертого выхода блока 21 запускается блок вычитания 23, и результат его работы поступает на первый вход блока деления 26, который инициируется импульсом, снимаемым с пятого выхода блока управления 21, и осуществляет вычисления значения ti в соответствии с выражением (2), Сигнал, пропорциональный величине ti, поступает на второй вход блока вычитания 30 и через элемент ИЛИ 28 - на первый вход блока возведения в степень 24, Импульс с шестого выхода блока управления 21 через элемент ИЛИ 25 запускает блок возведения в степень 24, с выхода которого на первый вход блока умножения 29 поступает сигнал,

пропорциональный значению t. Вычисленное согласно (4) значение с выхода блока 29, инициированного через элемент ИЛИ 27 импульсом с седьмого выхода блока 21, поступает в регистр 31. Импульс, снимаемый с восьмого выхода блока 21, запускает блок вычитания 30, в котором происходит вычисление значения Т согласно выражению (3), Сигнал, пропорциональный величине Т, с

выхода блока 30 через элемент ИЛИ 33 поступает в регистр 32. С помощью переключателя режимов 36 осуществляется управление регистрами 31 и 32 для выдачи через элемент ИЛИ 34 в блок индикации 38 информации о значениях I и Т соответственно. В том случае, когда Т известно априорно, его значение через элемент ИЛИ 33 вводится непосредственно в регистр 32. Переключателем 37 выход лини задержки 12 подключается ко входу блока управления 13. Переключатель 36 устанавливается в положение, при котором осуществляется выдача содержимого регистра 32 в блок вычитания 35 и через элемент ИЛИ 34 в блок индикации 38. При нажатии кнопки 10 происходит запуск генератора 11, с выхода которого подается импульс на установочные входы арифметических блоков, триггера 16, регистров 31, 32, реле времени 14 и на вход линии задержки 12. С выхода линии задержки 12 импульс поступает на управляющий вход блока измерения времени 15, на второй вход элемента И 17 и через контакты переключателя 37 - на вход блока управления 13. С,выходэ блока 15 сигнал, пропорциональный значению астрономического времени, подается на первые входы блоков вычитания 30 и 35. На первый вход элемента И 17 подается логическая единица с инверсного выхода триггера 16. На основной вход блока деления 20 поступает информация об измеренном значении мощности дозы излучения с выхода запоминающего устройства 3. Поскольку на обоих входах элемента И 17 устанавливается единичное состояние, его выходной импульс управляет занесением значения PI в блок 20. Сигнал, пропорциональный этому значению, с выхода блока 20 поступает на вход блока умножения 29, Импульсом с выхода линии задержки 12 инициируется блок управления 13, на выходах которого последовательно формируются импульсы синхронизации, обеспечивающие функционирование счетно-решающего блока в режиме пересчета мощности дозы при известном времени образования продуктов радиоактивного распада. Импульс с первого выхода блока 13 запускает блок вычитания 35, в котором осуществляется вычисление значения относительного времени . Импульс, подаваемый со второго выхода блока 13, через элемент ИЛИ 18 поступает на вход блока констант 19, Сигнал, пропорциональный значению ti, с выхода блока 35 через элемент ИЛИ 28 поступает на первый вход блока возведения в степень 24, который инициируется импульсом, поступающим через элемент ИЛИ 25 с третьего выхода блока 13, и осуществляет

вычисление использованием константы а, подаваемой на,второй вход блока 24 с соответствующего выхода блока констант 19. Сигнал, пропорциональный полученному результату, подается на первый вход блока умножения 29, который через элемент ИЛИ 27 запускается импульсом с четвертого выхода блока управления 13, осуществляет согласно (4) вычисление значения

величины I и занесение его в регистр 31. Для

индикации I переключателем 36 подается

команда на выдачу содержимого регистра

1 31 через элемент ИЛИ 34 в блоке индикации

K 380 Конструктивно счетно-решающий блок

9 выполнен на известных арифметических блоках и типовых логических элементах. Блоки управления 13, 21 представляют собой генераторы тактовых импульсов и могут

® быть выполнены, например, на сдвиговых регистрах с предустановкой или на кольцевых счетчиках. Блок измерения времени 15 может быть выполнен по стандартной схеме электронных часов на основе кварцевого ге- ° нератора и интегральной микросхемы. В качестве блока индикации 38 может использоваться типовой жидкокристаллический индикатор.

Формула изобретения 1. Измеритель мощности дозы, содержащий детектор, выход которого подключен к первому входу регистратора импульсов, запоминающее устройство, первый-третий входы которого подключены соответствен- но к выходу регистратора импульсов, первому выходу блока управления и первому выходу блока питания, второй - пятый выходы которого подсоединены соответственно к второму входу регистратора импульсов, к

первому входу цифрового табло, через высоковольтный преобразователь - к входу детектора, и через генератор импульсов - к второму входу блока управлеяия, третий вход и второй выход которого связаны соответственно с первым выходом блока питания и третьим входом регистратора импульсов, а выход запоминающего устройства соединен с вторым входом цифрового табло, отл ичающийся тем, что, с целью

0 расширения функциональных возможностей путем автоматического расчета возраста продуктов радиоактивного распада и приведения значении мощности дозы излучения к единому времени, в него введен

5 счетно-решающий блок, первый вход которого подключен к выходу запоминающего устройстве, а второй - к выходу блока питания.

0

5

0 основной вход которого подключен к выходу запоминающего устройства, первый и второй выходы блока деления подключены соответственно хо второму входу блока умножения и к первому входу второго блока

5 возведения в степень, выходом соединенного с первым входом первого блока вычитания, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, причем выход второго блока деления связан с

0 вторым входом третьего элемента ИЛИ и с вторым входом второго блока вычитания, второй вход второго блока деления связан с первым выходом блока констант, второй выход которого соединен с вторым входом

5 первого блока возведения в степень, третий выход - с вторым входом первого блока вычитания, а четвертый - с вторым входом второго блока возведения в степень, первая группа контактов второго переключателя

0 режимов соединена с выходом линии задержки, выход которой через другую пару контактов второго переключателя режимов подключена к входу реле времени и к входу первого блока управления, при этом первый

5 - восьмой выходы второго блока управления подключены соответственно к второму входу четвертого элемента ИЛИ, третьему входу первого делителя, третьему входу второго блока возведения в степень, третьему

0 входу первого блока вычитания, третьему входу второго блока деления, к второму входу пятого элемента ИЛИ, второму входу шестого элемента ИЛИ и третьему входу второго блока вычитания.

5