一种提高GM计数管辐射灵敏度一致性的方法与流程

一种提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法
技术领域
1.本发明涉及计数管技术领域，具体为一种提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法。


背景技术：

2.在gm计数管应用实践中，gm计数管用户在使用gm计数管进行辐射测量的过程中，面临的一个重要问题就是选定计数管的工作电压。gm计数管的工作电压一般选取在计数管坪区的某个值，即在进行辐射灵敏度测量时，应使计数管工作在量程曲线的线性段。否则，需要对测得的计数进行死时间校正。gbt13180《x、γ射线gm计数管》中表1给出了不同gm计数管的坪区范围和坪斜，坪区一般在80～100v之间，坪斜为小于(8～30)％/100v。即使工作高压设置在坪区范围之内，不同工作高压对应的计数率最大差为(8～30)％。在gm计数管用户批量使用gm计数管时，确定工作电压，提高计数管辐射灵敏度一致性，减少用户在批量使用时标定刻度的工作量就成为亟待解决的问题。
3.中国人民解放军防化研究院第二研究所2014版《gm计数管制造与验收规范》中规定：计数管在常温下，标准剂量率点得到的辐射灵敏度，分散性应不大于
±
15％；计数管能在高温(50℃)和低温(-40℃)下正常工作，相对常温计数率变化不应超过
±
15％。
4.据现有验收和使用情况来看，计数管超差数量普遍较多。辐射灵敏度(辐射响应)是单位剂量率所产生的计数率或电流。gm计数管的供电电压对其计数率或辐射灵敏度的影响从理论到实际都有明确的结论，计数管工作时，在两个极之间加一定的高压，每次辐射事件(光子或粒子)发生在灵敏体积上后，撞击管内的惰性气体，由于高压的存在，气体发生电离，产生一个脉冲输出，脉冲大小和宽度与粒子的能量等无关。由于即使是同一型号的gm计数管，每种gm计数管由于充入的气体混合物的不同，所需的起始工作电压不同，导致满足一定坪斜要求的坪区范围不同，同型号计数管采用固定工作电压，由于gm计数管坪斜的存在，必然导致在相同剂量率场下，计数管的计数率差距较大，影响该型gm计数管的计数一致性，从而影响gm计数管辐射灵敏度一致性。因此批量使用计数管的用户急需解决的问题就是提高单位剂量率所产生的计数率的一致性即提高其辐射灵敏度的一致性。
5.无论是有机或无机gm计数管，工作电流的最大值均不超过50μa。因此，要想满足一般gm计数管的工作要求，高压电源的设计必须满足输出电压不小于500v、输出电流不小于50μa的要求。gm计数管在使用中需要解决的问题就是高压问题，每种gm计数管受到其型号、生产工艺、充入的气体混合物、甚至批次的不同，每支gm计数管的起始电压都不同，而且一般范围较宽，280v～360v(gbt9588-2008盖革-米勒计数管测试方法，5.7.5)，所需的工作高压也不尽相同，一般在350v～900v之间。
6.在gm计数管应用实践中，计数管用户一般将工作电压设定为制造厂推荐或取坪区之间的某一电压值，在gbt9588-2008盖革-米勒计数管测试方法5.7.5中，给出的工作电压可以选定为：坪始端电压+[(坪终端电压-坪始端电压)/3至(坪终端电压+坪始端电压)/2]之间的某一电压值。某型gm计数管工作电压一经确定，便会对该型计数管采用一个固定高
压值。如gj4105型gm计数管，厂商推荐工作电压为450v，一般都会选定一款450v固定输出的高压模块为其提供工作电压。但是这样很明显就会造成产品计数不一致，从而影响其辐射灵敏度一致性。
[0007]
为了获得良好的辐射灵敏度和检测精度，有的研究者认为需要提供稳定高压，单一高压的驱动电路显然无法满足实际需要，因此设计了一种可以对输出电压进行调节的计数管驱动电路，通过脉冲电压可控制电路以一定的时间周期向变压器提供脉冲电压，从而不需要mcu控制充电电容的每一次充电，提供稳定高压。但这存在的缺点就是仍需要对每一支计数管逐一进行调节，控制过程实际上并没有简化，尤其对于批量使用计数管的用户来说没有起到实际的程序简化作用。
[0008]
设置一个固定的工作高压势必影响不同计数管的辐射灵敏度一致性，gm计数管用户在批量使用计数管时，如果能智能调整工作高压，对于提供计数率变化不超过用户设定的可接受范围、进而提高gm计数管辐射灵敏度一致性有很大帮助。因此本发明采取智能调整计数管的工作高压的思路，提高该型计数管批量产品的辐射灵敏度一致性。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的在于提供一种提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法，以解决上述背景技术中提出即使是同一型号的gm计数管，不同个体的计数管的起始电压也不同，导致满足一定坪斜要求的坪区范围不同，同型号计数管采用固定工作电压，由于gm计数管坪斜的存在，必然导致在相同剂量率场下，计数管的计数率差距较大，影响该型gm计数管的计数率一致性和辐射灵敏度一致性的问题。
[0010]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法，包括gm计数管、单片机、可调高压电源、电源电路、通讯电路以及上位机，所述可调高压电源的输出端分别与gm计数管和电源电路的输入端连接，所述电源电路的输出端分别与通讯电路和单片机的输入端连接，所述通讯电路的输出端与上位机的输入端连接，还包括以下步骤：
[0011]
s1、启动起始电压测试，首先设置需要测试的最低和最高测试电压值；
[0012]
s2、然后折半获其中间电压值，以该电压点为基准进行计数测试；
[0013]
s3、如果有计数则记录该电压点，更新折半查找的上限电压，再判断上、下限的电压差是否≤2v，若是则返回记录电压点，若否则向下进行折半并再次开始计数测试并进入判断流程；
[0014]
s4、如果计数测试时无计数，则更新折半查找的下限电压，判断向上电压差是否≤2v，若是则返回记录电压点(如果未记录过电压点，则返回0表示未找到起始电压)，若否则向上进行折半并再次开始计数测试并进入判断流程测试得到计数管的起始电压；
[0015]
s5、启动坪曲线测试，设置起始电压、步进电压、步进次数和测试时间，
[0016]
s6、然后从高压起始点开始步进测试；
[0017]
s7、每个高压点测试固定的测试时间，获取该高压点的累积计数值；
[0018]
s8、然后把高压和累积计数刷新显示到坪曲线上，再判断步进次数是否结束，如果结束则计算坪长和坪斜，最后停止测试流程；
[0019]
s9、如果步进未结束，则步进到下一个测试高压点，开始新一轮的测试和判断直到
步进结束为止；
[0020]
s10、根据坪曲线测试数据，选择坪区中点对应的电压值作为工作电压，存入单片机存储器中；
[0021]
s11、单片机读取存储器中的工作电压值，通过电压调整，设置gm计数管工作电压。
[0022]
所述单片机嵌入式控制软件，所述电源电路为可调高压电源、单片机、通讯电路提供工作电压。
[0023]
所述可调高压电源输出高压可调范围为0～600v，通过单片机嵌入式软件控制输出高压大小，为gm计数管提供工作电压。
[0024]
所述通讯电路实现单片机与上位机通讯，可通过上位机软件调节参数。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法，对计数管的用户来说同一批次计数管只需要在标准辐射场标定单支计数管的剂量率-计数率曲线的参数，其他计数管设置相同参数即可满足剂量率相对固有误差的要求，大大简化了剂量率标定刻度的工作量。
附图说明
[0026]
图1为本发明起始电压测试的流程图；
[0027]
图2为本发明坪曲线测试的流程图；
[0028]
图3为本发明的系统框图。
具体实施方式
[0029]
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。
[0030]
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法，设计一种gm计数管智能前置电路，包括单片机、可调高压电源、电源电路和通讯电路。
[0031]
单片机选用stm32l103，内置嵌入式控制软件；
[0032]
电源电路为可调高压电源、单片机、通讯电路提供3.3v工作电压；
[0033]
可调高压电源输出高压可调范围为0～600v，通过单片机嵌入式软件控制输出高压大小，为gm计数管提供工作电压；
[0034]
通讯电路实现单片机与上位机通讯，可通过上位机软件调节参数；
[0035]
内置嵌入式控制软件的两种工作模式：
[0036]
默认工作模式为工作模式。
[0037]
调试模式：先启动起始电压测试，测试得到计数管的起始电压，根据起始电压，测试gm计数管的坪曲线，根据坪曲线测试数据，选择最佳的工作电压，存入单片机存储器(eprom)中。
[0038]
工作模式：单片机读取存储器(eprom)中的工作电压值，通过电压调整，设置gm计数管工作电压。
[0039]
起始电压测试具体为：开始时，首先设置需要测试的最低和最高测试电压值，然后
折半获其中间电压值，以该电压点为基准进行计数测试；如果有计数则记录该电压点，更新折半查找的上限电压，再判断上、下限的电压差是否≤2v，若是则返回记录电压点，若否则向下进行折半并再次开始计数测试并进入判断流程；如果计数测试时无计数，则更新折半查找的下限电压，判断向上电压差是否≤2v，若是则返回记录电压点(如果未记录过电压点，则返回0表示未找到起始电压)，若否则向上进行折半并再次开始计数测试并进入判断流程；
[0040]
坪曲线测试具体为：设置起始电压、步进电压、步进次数和测试时间，然后从高压起始点开始步进测试，每个高压点测试固定的测试时间，获取该高压点的累积计数值，然后把高压和累积计数刷新显示到坪曲线上，再判断步进次数是否结束，如果结束则计算坪长和坪斜，最后停止测试流程，如果步进未结束，则步进到下一个测试高压点，开始新一轮的测试和判断直到步进结束为止。
[0041]
实际操作中，在标准剂量场下，测坪曲线，再通过选定一个工作电压值，一次性选定合适的工作电压，在这个工作电压，计数一致性能够达到用户认可的设定误差率范围
±
2～7％以内。
[0042]
综上所述：该提高gm计数管辐射灵敏度一致性的方法，对计数管的用户来说同一批次计数管只需要在标准辐射场标定单支计数管的剂量率-计数率曲线的参数，其他计数管设置相同参数即可满足剂量率相对固有误差的要求，大大简化了剂量率标定工作量。
[0043]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0044]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。