一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法及装置与流程

本发明涉及核与辐射探测技术领域，尤其涉及一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法及装置。

背景技术：

核与辐射探测领域的辐射探测器的低功耗技术是辐射探测器应用中的关键技术，尤其是针对使用电池或太阳能充电设备的辐射探测器，辐射探测器能否长时间不更换电池使用是用户体使用过程中非常重视的指标。目前辐射探测器采用的低功耗技术主要包括两个方面，其一、采用低功耗元器件；其二，mcu(微控制单元，microcontrollerunit，又称单片微型计算机，或者单片机)控制定时开启和关闭辐射探测器，降低辐射探测器和设备的使用时间。第一种技术是通用方法但无法解决辐射探测器功耗的根本问题，因为其只解决了辐射探测器的外围电路的功耗，而设备功耗的主要消耗点辐射探测器高压电源仍使辐射探测器处在高功耗状态。第二种方法关闭了辐射探测器高压电源等电路，但其最大的弊端在于无法实时获取辐射数据，可能会无法捕捉到有用的辐射剂量信息。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法及装置，以实时获取辐射数据，实现辐射探测器低功耗运行，极大延长辐射探测器的持续使用时间。

一方面，本发明实施例提供了一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法，所述方法包括：

获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔；

当获取到所述时间间隔后，关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间；

根据所述时间间隔，利用预置的时间到辐射剂量的转换系数，获取所述辐射探测器所处位置的电离辐射剂量。

另一方面，本发明实施例提供了一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的装置，所述装 置包括：

获取单元，用于获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔；

控制单元，用于当获取到所述时间间隔后，关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间；

计算单元，用于根据所述时间间隔，利用预置的时间到辐射剂量的转换系数，获取所述辐射探测器所处位置的电离辐射剂量。

上述技术方案具有如下有益效果：可以实时获取辐射数据，实现辐射探测器低功耗运行，极大延长辐射探测器的持续使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法流程图；

图2为本发明实施例一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的装置结构示意图；

图3为本发明实施例获取单元结构示意图；

图4为本发明应用实例脉冲获取时间到辐射剂量转换的流程图。

具体实施方式

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。

如图1所示，为本发明实施例一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的方法流程图，所述方法包括：

101、获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔；

102、当获取到所述时间间隔后，关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测 器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间；

103、根据所述时间间隔，利用预置的时间到辐射剂量的转换系数，获取所述辐射探测器所处位置的电离辐射剂量。

优选地，所述获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔，包括：当开启所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器工作时，记录所述辐射探测器的开启工作时间点；记录所述辐射探测器获取到第一个脉冲的时间点，然后关闭所述辐射探测器的高压电源；根据所述辐射探测器的开启工作时间点和所述辐射探测器获取到第一个脉冲的时间点，获取所述辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔。

优选地，所述获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔，包括：通过单片机获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔。

优选地，所述当获取到所述时间间隔后，关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间，包括：当获取到所述时间间隔后，通过单片机关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间。

优选地，所述辐射探测器至少为如下的一种：气体探测器中的盖格计数管和正比计数管，半导体探测器中的硅半导体，闪烁体探测器中测量闪烁光的光电转换器件。

如图2所示，为本发明实施例一种获取辐射探测器的电离辐射剂量的装置结构示意图，所述装置包括：

获取单元21，用于获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔；

控制单元22，用于当获取到所述时间间隔后，关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间；

计算单元23，用于根据所述时间间隔，利用预置的时间到辐射剂量的转换系数，获取所述辐射探测器所处位置的电离辐射剂量。

优选地，如图3所示，为本发明实施例获取单元结构示意图，所述获取单元21包括：记录模块211，用于当开启所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器工作时，记录所述辐射探测器的开启工作时间点；记录所述辐射探测器获取到第一个脉冲的时间点，然后关闭所述辐射探测器的高压电源；计算模块212，用于根据所述辐射探测器的开启工作时间点和所述辐射探测器获取到第一个脉冲的时间点，获取所述辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔。

优选地，所述获取单元21，具体用于通过单片机获取一辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间间隔。

优选地，所述控制单元22，具体用于当获取到所述时间间隔后，通过单片机关闭所述辐射探测器的高压电源，使所述辐射探测器处于休眠状态，直至下一预设的起始工作时间。

优选地，所述辐射探测器至少为如下的一种：气体探测器中的盖格计数管和正比计数管，半导体探测器中的硅半导体，闪烁体探测器中测量闪烁光的光电转换器件。

上述技术方案具有如下有益效果：可以实时获取辐射数据，实现辐射探测器低功耗运行，极大延长辐射探测器的持续使用时间。

以下举应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：

辐射探测器的功耗非常重要的一部分是辐射探测器件的高压电源，如气体探测器中的盖格计数管、正比计数管，半导体探测器中的硅半导体，闪烁体探测器中测量闪烁光的光电转换器件等。这些辐射探测器都需要比目前电子学器件的工作电压高很多，有的要求直流3000v以上的高压，而目前的电子技术从低压转换到高压的过程中将损耗很多的能量。本发明使用的脉冲获取时间到辐射剂量转换的方法，最核心的技术点就是极大的降低高压电源和辐射探测器电路的工作时间，从而实现辐射探测器的低功耗。

本发明应用实例是通过单片机(mcu)控制辐射探测器工作高压的开关，获得辐射探测器从开始工作到探测到一个脉冲的时间，这个时间的长短与辐射探测器所处环境的电离辐射强度是相关的，当获取到脉冲后关闭高压并使设备处于休眠状态，直到下一个设定好的起始工作时间。这一实现低功耗的技术思路关键有两点：其一，通过mcu快速开关辐射探测器高压，实现辐射探测器在1s中约只有几ms的时间在工作，从而将高压电源功耗降低到原来的1/100；其二，通过mcu获得的高压电源开启到脉冲获取的时间间隔δt，与电离辐射剂量间的转换，通过测试和刻度实验给出时间剂量转换的系数k，从而实现剂量的测量。

如图4所示，为本发明应用实例脉冲获取时间到辐射剂量转换的流程图，具体包括：

401、开辐射探测器高压电源，使辐射探测器工作并记录开启工作时间t1；

402、记录获取到第一个脉冲的时间t2，并关闭辐射探测器高压电；

403、计算时间差δt＝t2-t1；

404、计算电离辐射剂量d＝δt×k，其中，d为电离辐射剂量，k为通过实际测量给出的时间到辐射剂量的转换系数。

实施例1：辐射探测器采用英国centronic公司生产的zp1201盖格计数管，辐射探测器供电高压450v。单片机芯片采用msp430，通过其产生的pwm输出控制高压通断，并记录获取到脉冲的时间。使用一节18650电芯锂电池供电。当不使用本发明技术时，辐射探测器采用同样设备和方案其使用时间仅为23.5小时。当采用本技术后可以使用1034.2个小时。

实施例2：辐射探测器采用csi(tl)闪烁晶体和滨松公司生产的硅光电倍增管，硅光电倍增管工作电压为40v。单片机芯片采用stm32f107，通过其产生的pwm输出控制高压通断来控制辐射探测器的开关，并记录打开时获取到脉冲的时间。使用两节lr6aa碱性电池，当不使用本发明技术时，辐射探测器采用同样设备和方案其使用时间仅为63.1小时。当采用本技术后可以使用1107.2个小时。

实施例3：辐射探测器采用firstsensorx-100半导体探测器，其工作电压为36v。单片机芯片采用msp430，通过其产生的pwm输出控制高压通断，并记录获取到脉冲的时间。使用一节18650电芯锂电池供电。当不使用本发明技术时，辐射探测器采用同样设备和方案其使用时间小于72小时。当采用本技术后可以使用1000个小时以上。

综上可见，本发明应用实例可以将目前便携式辐射探测器几十个小时左右的持续使用时间延长到1000个小时以上，并能够使辐射探测器实时响应当前的辐射情况。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogicalblock)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(asic)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于asic中，asic可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒 介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、dvd、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。