专利名称：石材放射性检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石材放射性检测仪，属核技术应用领域。适用于现场对石材产品(工程用板材)进行放射性检测，直接显示石材放射性类别。
天然放射性氡被世界卫生组织公布为19种致癌物质之一。近年来，天然石材产品广泛用作公共建筑或家庭居室装饰材料，石材放射性问题是关系公众健康的重要问题，为保证人体健康，使石材资源得以合理的开发和分类使用，我国早在1993年就制定了《天然石材产品放射防护分类控制标准》(JC518-93)，但由于缺少现场实用的测试仪器而未能实施，现有的X-γ剂量率仪(GB14054-93)或辐射仪(EJ/T584-94)只适用于辐射防护领域或矿产资源勘查，而不适用于现场石材产品放射性类别的划分。
本实用新型的目的是针对上述问题提供了一种石材放射性检测仪，能在现场检测，对石材产品作放射性类别的划分。
本实用新型目的是通过如下技术措施实现的本检测仪由分体设置的探头部件和主机经屏蔽电缆连接构成，探头部件是由市售的NaI(T1)闪烁探测器、光电倍增管和前置放大器(运算放大器LM310)自下而上依次放置于金属圆筒内，在圆筒外的下半部设置有吸收屏是由金属环套封闭的夹层空腔内填充有径向厚度为3～15mm，高度为50～90mm的铅屏蔽层构成，环套与金属圆筒呈螺纹连接构成；主机是在盒中设置有市售的高压电源、电池监测与声响电路(蜂鸣器S5及LM393，三极管P1，在盒中两侧胶木板中间设有两块电路板，板上、板下设有供电电源(5D12/40)，板上设有主放大器(LM318或LM627，R1、R2、R3、C3、C5、E5)，甄别整形电路(LM393、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，单片机(R5、80C31、两个74HC00)，存储器(74HC373、27C64)，盒的上端设有液晶显示器(T1、R3、P、74HC00、LCD)及控制键(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)。
本实用新型具有以下优点1、体积小为便携式，可在现场测量，直接显示石材放射性类别；2、有效地降低环境电离辐射的影响，可用于小块工程板进行放射性检测，并可靠地划分石材放射性类别，智能化强，操作简便；3、由于采用单片机控制，数字显示，具有数据处理功能，利于专业和非专业人员使用；4、本用新型还可用于其它建材的放射性检测。
图1是本实用新型的方块示意图，图2是本实用新型的一个实施例电路原理图，图3是本实用新型的结构剖视示意图。
结合附图对本实用新型的结构及实施例说明如下本实用新型是由分体设置的探头部件和主机经屏蔽电缆连接构成探头部件是由市售的NaI(T1)规格为φ30mm×50mm的闪烁探测器1、型号为GDB235的光电倍增管2、LM310前置放大器3、自下而上顺序放置于金属圆筒内，在圆筒外的下半部设置有吸收屏4，是由金属环套41的封闭夹层空腔内填充有径向厚度为3～15mm，高度为50～90mm的铅屏蔽层42构成，环套41与金属圆筒呈螺纹连接构成；主机是在金属或ABS塑料盒中设置有市售的BF956高压电源13，电池检测与声响电路10(5V柱形蜂鸣器、LM393，P1(9015))，在盒中两侧胶木板中间设有两块电路板，板上、板下设有供电电源12(5D 12/40)，板上设有主放大器5，型号为LM318，(或LM627，R1、R2、R3、C3、E5)，甄别整形电路6(LM393，P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，单片机8(R5、80C31，两个74HC00)存储器9(74HC373、27C64)，在盒的上端设有液晶显示器7(T1、R3、P、74HC00、LCD)，及控制键11(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)，其中与非门型号为74HC21。
见图1，元器件连接关系电源电路部分12LM2931CT将电源提供的+5V的直流电变换成+4V，为整个电路中的模拟电路部分提供+4V电源，同时提供给LM7660，LM7660将+4V电压转换成-4V，为放大器(LM318、LM310)提供-4V电源。电源提供的+5V电压经低压模块5D12/40转换成+12V，为高压块BF95613提供电源，高压块为位于探头的光电倍增管2提供高压。
信号处理和控制电路部分碘化钠晶体1与光电倍增管2相连，将光信号送到光电倍增管，光电倍增管将光信号转换成电信号，并倍增放大，输送到前置放大器3 LM310，LM310的输出信号与主放大器5(主放大器包括LM318、R1、R2、R3、C3、C5、E5)相连，经主放大器5进一步放大，LM318输出的放大信号传输到甄别整形电路6，它由双比较器LM393(LM393还作为电池电压检测用，其一输入端与电池的电源相连，一输出端与单片机80C31相连)、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221组成，进行甄别比较整形，甄别整形后的信号由74HC221送到单片机系统8，单片机80C31另一端与存储器9(由74HC373和27C64组成)连接，80C31还与液晶显示7(T1、R13、P5、74HC00、LCD)相连，将结果在液晶显示出来，与控制键(11)(S1、S2、S3、R11、R12、R14、R15、74HC21、C11、C12、C13、E1、S4、R16)相连，接受键盘的输入指令。另外单片机80C31还与组成声响电路10的蜂鸣器喇叭S5和P4相连，控制声响。
见图2，元器件连接关系电源电路部分12+5V电源从LM2931CT的4脚输入，转换成+4V从5脚输出，为整个电路中的模拟电路部分提供+4V电源，同时提供给LM7660的8脚，LM7660将+4V电压转换成-4V从其5脚输出，为放大器(LM318、LM310)提供-4V电源，LM7660的2脚与4脚之间接一10uF的电容E4，用来储能。5V电源经低压模块5D12/40转换成+12V，为高压块BF956 13提供电源，高压块为位于探头的光电倍增管2提供负高压(-600～-900V)。
信号处理及控制电路部分碘化钠晶体1与光电倍增管2相连，将光信号送到光电倍增管，倍增放大的电信号经一25K可变电阻，输送到前置放大器3，经一10K电阻连接到LM310的3脚，放大后的信号由LM310的6脚输出，经一400Ω电阻、一隔直电容C5、电阻R1输入到主放大器5LM318(主放大器包括LM318、R1、R2、R3、C3、C5、E5)的3脚，进一步放大，LM318输出的放大信号由6脚传输到甄别整形电路6的双比较器LM393的3脚首先进行甄别，LM393的2脚与可变电阻P1相连，进行阈压调节；LM393还作为电池低电压检测用，电池的电源经R4、R5分压后与LM393的输入端5脚相连，6脚与可变电阻P2相连，用来调节电源低压报警值，其输出端7脚与单片机80C31的13脚相连，当电压低于设置值时，产生中断信号给80C31，进行显示和声响报警。甄别后的有效信号由LM393的1脚输出到74HC221的1脚，进行整形，R6、R7、R8、C1、74HC221组成整形电路，整形后的信号由74HC221的4脚输出送到单片机8的80C31的15脚进行计数，单片机80C31与存储器27C64和锁存器74HC373组成单片机系统，单片机80C31还与液晶显示器7(T1、R13、P5、74HC00、LCD)组成液晶显示系统，将结果在液晶上显示出来；LCD的3脚通过分压电阻P5来调节液晶显示的亮度，LCD的7-14脚分别与80C31的32-39相连传递数据，LCD的4、5脚分别与74HC373的12、15脚相连，80C31的17(RD)、16(WR)脚分别输入到74HC00的10、9脚，相与后输出信号到74HC00的4脚并与80C31的28脚信号相与后，从6脚输出，经反相后由74HC00的3脚输出到LCD的6脚。80C31与控制键11(S1、S2、S3、R11、R12、R14、R15、74HC21、C11、C12、C13、E1、S4、R16)组成键盘输入系统，接受键盘的输入指令，R15、R16、E1和S4组成复位电路。另外单片机80C31的8脚输出声响报警信号到声响报警系统10，报警信号经放大器P4放大送入蜂鸣器喇叭S5，进行声响控制。
本实用新型的工作过程和工作原理如下γ射线进入闪烁体中与闪烁体相互作用，使闪烁体的原子、分子电离和激发，激发的原子、分子在退激时，一部分电离、激发能量以光辐射的形式释放出来，形成闪烁，闪烁光被光电倍增管收集倍增，输出脉冲电信号，前置放大后经电缆传送到主放大器5，经线性放大、甄别整形电路形成方波，由80C31单片机对方波脉冲进行计数、数据处理、储存、最后由液晶显示被测石材的γ剂量率以及相对应的石材类别(A、B或C)。80C31单片机是中央控制单元(CPU)，完成数据采集、时钟控制、电池电压监测、声响报警、液晶显示驱动及数据处理等工作。
经对济南青、中国黑、荣经红、岭溪红、杜鹃红等代表性石材品种中的小块工程板进行测量，其现场测量结果与室内γ谱分析分类结果完全吻合，证明本实用新型对现场石材产品放射性类别的划分是符合要求的工作是可靠的。
权利要求1.一种石材放射性检测仪，其特征是，它由分体设置的探头部件和主机经屏蔽电缆连接构成，探头部件是市售的NaI(T1)闪烁探测器(1)、光电倍增管(2)和前置放大器(3)(运算放大器LM310)自下而上依次放置于金属圆筒内，在圆筒外的下半部设置有吸收屏(4)，是由金属环套(41)封闭的夹层空腔内填充有径向厚度为3～15mm，高度为50～90mm的铅屏蔽层(42)构成，环套(41)与金属圆筒呈螺纹连接构成；主机是在盒中设置有市售的高压电源(13)、电池监测与声响电路(10)(蜂鸣器S5及LM393，三极管P1，在盒中两侧胶木板中间设有两块电路板，板上、板下设有供电电源(12)(5D12/40)，板上设有主放大器(5)(LM318或LM627，R1、R2、R3、C3、E5)，甄别整形电路(6)(LM393、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，单片机(8)(R5、80C31、两个74HC00)，存储器(9)(74HC373、27C64)，盒的上端设有液晶显示器(7)(T1、R3、P、74HC00、LCD)及控制键(11)(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)。
2.按权利要求1所述的检测仪，其特征是，闪烁探测器的型号规格为NaI(T1)(φ30mm×50mm)，光电倍增管的型号为GDB235，前置放大器型号为LM310，主放大器型号为LM318，甄别整形电路型号为LM393，集成芯片型号为74HC221、27C64，液晶显示器中集成芯片型号为LCD，三个与非门的型号为74HC00，一个与非门型号为74HC21，三极管P1型号为9015，蜂鸣器型号为5V柱形，供电电源型号为5D12/40，高压电源型号为BF956。
专利摘要一种石材放射性检测仪,适用于现场对石材产品进行放射性检测,直接显示石材放射性类别。由分体的探头部件:包括NaI(T1)闪烁探测器、光电倍增管及前置放大器和主机:包括高压电源、供电电源、主放大器、甄别整形电路、单片机、存储器、液晶显示器、控制键等,经屏蔽电缆连接构成。具有可现场测量,直接显示石材放射性类别;有效地降低了环境电离辐射的影响,单片机控制、工作可靠等优点。
文档编号G01T1/00GK2372696SQ9920800
公开日2000年4月5日 申请日期1999年4月19日 优先权日1999年4月19日
发明者王南萍, 周锡华, 侯胜利, 何晓红, 程业勋 申请人:中国地质大学(北京), 北京同环科技发展有限公司