一种α、β放射性表面污染测量电路的制作方法

本实用新型属于辐射剂量测量领域，具体涉及一种α、β放射性表面污染测量电路。

背景技术：

随着核能和平开发利用的推进，从铀矿开采、矿石加工、铀的精致到核燃料元件制造以及核能发电的过程中，都可能涉及到各种放射性物质的生产和操作，这些放射性物质在生产与操作过程中，可能会产生放射性微粒物质而弥散于空气中形成放射性气溶胶；或者，放射性的微粒物或挥发物附着在工作人员体表或其他物体表面，形成物体表面污染。因此，辐射监测是保护从业人员及其公众免受额外的电离辐射照射的基础，在放射源的安全使用、寻找丢失的放射源、确定放射源破损污染的程度和范围以及公众和工作人员所受辐射剂量的估算方面等，具有不可替代的作用。随着核电机组的增多，表面污染监测工作的不断加强，对核仪表的需求逐渐加大，在放射性表面污染的测量方面也不断提高提升，α、β表面污染测量仪器作为一种辐射剂量监测类仪器有着广泛的应用。另外，目前国内在α、β放射性表面污染测量电路方面还存在一定缺陷和不足。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种α、β放射性表面污染测量电路，利用第一级放大电路和第二级放大电路对从探测器输出的微弱信号进行预放大，再利用主放大器再次放大并保持在一定的幅度，以满足后续数据的判决和信号的处理，通过第一比较器电路甄别出α计数脉冲，通过第二比较器电路甄别出β计数脉冲，噪声低，功耗低，工作可靠性高，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：包括依次相接的探测器、驱动电路、第一级放大电路、第二级放大电路、主放大器、单稳态成形电路和比较器电路，所述比较器电路包括用于甄别α计数脉冲的第一比较器电路和用于甄别β计数脉冲的第二比较器电路，所述第一比较器电路和所述第二比较器电路的信号输入端均与所述单稳态成形电路的信号输出端连接。

上述的一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：所述探测器为闭气式正比计数器LND4313。

上述的一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：所述驱动电路包括型号为3DJ8H的结型场效应管VT1，所述结型场效应管VT1的漏极经电阻R3和电阻R2与+12V电源连接；所述结型场效应管VT1的栅极经电容C8、电阻R8和电容C7后与探测器的信号输出端相接；所述结型场效应管VT1的源极分两路，一路经电阻R11与-12V电源连接，另一路经并联的电容C14和电容C15接地。

上述的一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：所述第一级放大电路包括放大器LF357BN，所述放大器LF357BN的第7引脚与+12V电源连接，所述放大器LF357BN的反相输入端经电阻R14接地，所述放大器LF357BN的同相输入端与所述结型场效应管VT1的漏极连接，所述放大器LF357BN的第6引脚分两路，一路经并联的电阻R9和电容C12后与所述放大器LF357BN的反相输入端相连接，另一路连接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端分两路，一路为第一级放大电路的信号输出端，另一路经并联的电阻R18和电容C18与所述结型场效应管VT1的栅极连接，所述放大器LF357BN的第4引脚分两路，一路与-12V电源连接，另一路经电容C16后接地；

所述第二级放大电路包括放大器LM318N，所述放大器LM318N的反相输入端接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端分两路，一路经电容C11和电阻R6接地，另一路经电阻R12接地；所述放大器LM318N的同相输入端分两路，一路经电阻R15与滑动电阻R19的滑动端连接，另一路经电阻R16接地，所述放大器LM318N的第4引脚分三路，一路经电容C19后接地，另一路连接-12V电源端，第三路经滑动电阻R19与+12V电源连接；所述放大器LM318N的第6引脚分两路，一路经并联的电阻R7和电容C9接所述放大器LM318N的反相输入端，另一路连接电容C13的一端，所述电容C13的另一端分两路，一路经电阻R17接地，另一路连接接口P3的第3引脚。

上述的一种α、β放射性表面污染的测量电路，其特征在于：所述主放大器包括型号为THS4281的芯片U14和型号为THS4281的芯片U15，所述芯片U14的第2引脚经电阻R43和电容C59与接口P3的第3引脚连接，所述芯片U14的第3引脚经电阻R46接地，所述芯片U14的第7引脚与+5V电源连接，所述芯片U14的第6引脚分两路，一路经电阻R39与所述芯片U14的第2引脚相接，另一路经电阻R44与所述芯片U15的第3引脚连接；所述芯片U15的第2引脚经电阻R40接地，另一路，所述芯片U15的第7引脚与+5V电源连接，所述芯片U15的第6引脚分两路，一路经电阻R41与所述芯片U15的第2引脚连接，另一路与电容C60的一端连接，电容C60的另一端分两路，一路经电阻R45接地，另一路为主放大器的信号输出端。

上述的一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：所述单稳态成形电路包括型号为TLV3201的单通道比较器U10、单通道比较器U12和单通道比较器U13，所述单通道比较器U10的第3引脚通过电阻R23与滑动电阻R27的滑动端连接，滑动电阻R27的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R27的另一个固定端接地，所述单通道比较器U10的第4引脚通过电阻R24与主放大器的信号输出端连接；所述单通道比较器U12的第3引脚通过电阻R33与滑动电阻R35的滑动端连接，滑动电阻R35的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R27的另一个固定端接地，所述单通道比较器U12的第4引脚通过电阻R34与主放大器的信号输出端连接；所述单通道比较器U13的第3引脚通过电阻R38与滑动电阻R101的滑动端连接，滑动电阻R101的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R101的另一个固定端接地，所述单通道比较器U13的第4引脚通过电阻R42与主放大器的信号输出端连接。

上述的一种α、β放射性表面污染测量电路，其特征在于：所述第一比较器电路包括型号为CD74HC123的多谐振荡器U9，所述多谐振荡器U9的第3引脚分两路，一路与所述多谐振荡器U9的第2引脚相连接，另一路与电阻R19的一端连接，所述电阻R19的另一端分两路，一路连接+5V电源输出端，另一路经电容C37接地，所述多谐振荡器U9的第1引脚与所述单通道比较器U10的第1引脚连接，所述多谐振荡器U9的第13引脚经电阻R20分两路，一路为第一比较器电路的输出端，另一路与稳压二极管D4的阳极连接，稳压二极管D4的阴极与+3.3V电源输出端连接；

所述第二比较器电路包括型号为CD74HC123的多谐振荡器U11，所述多谐振荡器U11的第1引脚与电阻R26的一端连接，所述多谐振荡器U11的第10引脚与电阻R31的一端连接，电阻R26的另一端、电阻R31的另一端、多谐振荡器U11的第2引脚和多谐振荡器U11的第9引脚均与所述单通道比较器U12的第1引脚连接，所述多谐振荡器U11的第13引脚经电阻R32分两路，一路为第二比较器电路的输出端，另一路与二极管D5的阳极连接，二极管D5的阴极与+3.3V电源输出端连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理，结构简单，体积小，灵敏度高，输出信号上升时间快，稳定性好，可靠性强。

2.本实用新型探测器采用闭气式正比计数器，将工作气体密闭，在工作时不用再提供工作气体，将不可直接测量的辐射信息转化为可以直接测量的电脉冲信号，避免了由于气体质量的不一致和流量变化对测量结果的影响，相对流气式正比计数器，保证了测量结果具有更好的稳定性，降低了噪声的影响，减少了所需的装备，提高了测量的精度和范围，探测效率高，具有更大的应用空间。

3.本实用新型驱动电路根据场效应管只有一种多数载流子做定向漂移运动的特点，降低了噪声的影响，提高了信噪比，减少了外界的干扰，稳定性好。

4.本实用新型设计新颖合理，利用驱动电路提高信噪比，减小了外界的干扰，利用第一级放大电路和第二级放大电路对从探测器输出的微弱信号进行预放大，再利用主放大器再次放大并保持在一定的幅度，以满足后续数据的判决和信号的处理，通过第一比较器电路甄别出α计数脉冲，通过第二比较器电路甄别出β计数脉冲，电路设计合理，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计合理，利用第一级放大电路和第二级放大电路对从探测器输出的微弱信号进行预放大，再利用主放大器再次放大并保持在一定的幅度，以满足后续数据的判决和信号的处理，通过第一比较器电路甄别出α计数脉冲，通过第二比较器电路甄别出β计数脉冲，噪声低，功耗低，工作可靠性高，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的驱动电路、第一级放大电路和第二级放大电路的电路原理图。

图3为本实用新型的主放大器的电路原理图。

图4为本实用新型单稳态成形的电路原理图。

图5为本实用新型第一比较器的电路原理图。

图6为本实用新型第二比较器的电路原理图。

附图标记说明:

1—探测器； 2—驱动电路； 3-1—第一级放大电路；

3-2—第二级放大电路； 4—主放大器； 5—单稳态成形电路；

6-1—第一比较器电路； 6-2—第二比较器电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括依次相接的探测器1、驱动电路2、第一级放大电路3-1、第二级放大电路3-2、主放大器4、单稳态成形电路5和比较器电路，所述比较器电路包括用于甄别α计数脉冲的第一比较器电路6-1和用于甄别β计数脉冲的第二比较器电路6-2，所述第一比较器电路6-1和所述第二比较器电路6-2的信号输入端均与所述单稳态成形电路5的信号输出端连接。

需要说明的是，探测器1的设置是用于探测α、β表面放射性污染并将放射性污染信号转化为电信号，从而便于后续的电路对上述信号进行分析处理，利用驱动电路2提高信噪比，减小了外界的干扰，利用第一级放大电路3-1和第二级放大电路3-2对从探测器输出的微弱信号进行预放大，再利用主放大器4再次放大并保持在一定的幅度，以满足后续数据的判决和信号的处理，通过第一比较器电路6-1甄别出α计数脉冲，通过第二比较器电路6-2甄别出β计数脉冲，电路设计合理。

本实施例中，所述探测器1为闭气式正比计数器LND4313。

如图2所示，实际使用过程中，探测器1采用闭气式正比计数器LND4313，将工作气体密闭，在工作时不用再提供工作气体，将不可直接测量的辐射信息转化为可以直接测量的电脉冲信号，避免了由于气体质量的不一致和流量变化对测量结果的影响，相对流气式正比计数器，保证了测量结果具有更好的稳定性，降低了噪声的影响，减少了所需的装备，提高了测量的精度和范围，探测效率高，具有更大的应用空间，所述正比计数器HND4313的第1引脚经并联的电阻R1和电容C1接HVCC端，所述正比计数器HND4313的第2引脚分两路，一路经并联的电阻R13和电容C17接地，另一路经电容C7、电阻R8和电容C8连接驱动电路2，闭气式正比计数器探测低能或低比电离的粒子，提高了测量的精度和范围，降低了噪声的影响，具有更好的稳定性，提高了测量的精度和范围。

如图2所示，本实施例中，所述驱动电路2包括型号为3DJ8H的结型场效应管VT1，所述结型场效应管VT1的漏极经电阻R3和电阻R2与+12V电源连接；所述结型场效应管VT1的栅极经电容C8、电阻R8和电容C7后与探测器1的信号输出端相接；所述结型场效应管VT1的源极分两路，一路经电阻R11与-12V电源连接，另一路经并联的电容C14和电容C15接地。

需要说明的是，驱动电路2中结型场效应管的设置噪声小，功耗低，根据其多数载流子导电的特点温度稳定性好，抗辐射能力强，提高信噪比，减小了外界的干扰。

如图2所示，本实施例中，所述第一级放大电路3-1包括放大器LF357BN，所述放大器LF357BN的第7引脚与+12V电源连接，所述放大器LF357BN的反相输入端经电阻R14接地，所述放大器LF357BN的同相输入端与所述结型场效应管VT1的漏极连接，所述放大器LF357BN的第6引脚分两路，一路经并联的电阻R9和电容C12后与所述放大器LF357BN的反相输入端相连接，另一路连接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端分两路，一路为第一级放大电路3-1的信号输出端，另一路经并联的电阻R18和电容C18与所述结型场效应管VT1的栅极连接，所述放大器LF357BN的第4引脚分两路，一路与-12V电源连接，另一路经电容C16后接地；

所述第二级放大电路3-2包括放大器LM318N，所述放大器LM318N的反相输入端接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端分两路，一路经电容C11和电阻R6接地，另一路经电阻R12接地；所述放大器LM318N的同相输入端分两路，一路经电阻R15与滑动电阻R19的滑动端连接，另一路经电阻R16接地，所述放大器LM318N的第4引脚分三路，一路经电容C19后接地，另一路连接-12V电源端，第三路经滑动电阻R19与+12V电源连接；所述放大器LM318N的第6引脚分两路，一路经并联的电阻R7和电容C9接所述放大器LM318N的反相输入端，另一路连接电容C13的一端，所述电容C13的另一端分两路，一路经电阻R17接地，另一路连接接口P3的第3引脚。

需要说明的是，第一级放大电路3-1和第二级放大电路3-2的设置是对经驱动电路2输出的微弱信号进行预放大，从而便于对后续电路中输出的电脉冲信号进行处理。

如图3所示，本实施例中，所述主放大器4包括型号为THS4281的芯片U14和型号为THS4281的芯片U15，所述芯片U14的第2引脚经电阻R43和电容C59与接口P3的第3引脚连接，所述芯片U14的第3引脚经电阻R46接地，所述芯片U14的第7引脚与+5V电源连接，所述芯片U14的第6引脚分两路，一路经电阻R39与所述芯片U14的第2引脚相接，另一路经电阻R44与所述芯片U15的第3引脚连接；所述芯片U15的第2引脚经电阻R40接地，另一路，所述芯片U15的第7引脚与+5V电源连接，所述芯片U15的第6引脚分两路，一路经电阻R41与所述芯片U15的第2引脚连接，另一路与电容C60的一端连接，电容C60的另一端分两路，一路经电阻R45接地，另一路为主放大器4的信号输出端。

需要说明的是，主放大器4的设置是为了将第一级放大电路3-1和第二级放大电路3-2预放大后的信号进行再次放大并保持在一定的幅度，以满足后续数据的判决和信号的处理。

如图4所示，本实施例中，所述单稳态成形电路5包括型号为TLV3201的单通道比较器U10、单通道比较器U12和单通道比较器U13，所述单通道比较器U10的第3引脚通过电阻R23与滑动电阻R27的滑动端连接，滑动电阻R27的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R27的另一个固定端接地，所述单通道比较器U10的第4引脚通过电阻R24与主放大器4的信号输出端连接；所述单通道比较器U12的第3引脚通过电阻R33与滑动电阻R35的滑动端连接，滑动电阻R35的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R27的另一个固定端接地，所述单通道比较器U12的第4引脚通过电阻R34与主放大器4的信号输出端连接；所述单通道比较器U13的第3引脚通过电阻R38与滑动电阻R101的滑动端连接，滑动电阻R101的一个固定端与+5V电源连接，滑动电阻R101的另一个固定端接地，所述单通道比较器U13的第4引脚通过电阻R42与主放大器4的信号输出端连接。

需要说明的是，单稳态成形电路5的设置是为了对放大后的采集的信号进行响应，没有外加信号触发时，单稳态成形电路5处于稳态，在外加信号触发下，电路从稳态翻转到暂态，响应快，且单稳态成形电路5采用型号为TLV3201的单通道比较器U10、单通道比较器U12和单通道比较器U13，单通道比较器U10用于响应α放射源，单通道比较器U12和单通道比较器U13用于响应β放射源，低功耗，处理速度快。

如图5和图6所示，本实施例中，所述第一比较器电路6-1包括型号为CD74HC123的多谐振荡器U9，所述多谐振荡器U9的第3引脚分两路，一路与所述多谐振荡器U9的第2引脚相连接，另一路与电阻R19的一端连接，所述电阻R19的另一端分两路，一路连接+5V电源输出端，另一路经电容C37接地，所述多谐振荡器U9的第1引脚与所述单通道比较器U10的第1引脚连接，所述多谐振荡器U9的第13引脚经电阻R20分两路，一路为第一比较器电路6-1的输出端，另一路与稳压二极管D4的阳极连接，稳压二极管D4的阴极与+3.3V电源输出端连接；

所述第二比较器电路6-2包括型号为CD74HC123的多谐振荡器U11，所述多谐振荡器U11的第1引脚与电阻R26的一端连接，所述多谐振荡器U11的第10引脚与电阻R31的一端连接，电阻R26的另一端、电阻R31的另一端、多谐振荡器U11的第2引脚和多谐振荡器U11的第9引脚均与所述单通道比较器U12的第1引脚连接，所述多谐振荡器U11的第13引脚经电阻R32分两路，一路为第二比较器电路6-2的输出端，另一路与二极管D5的阳极连接，二极管D5的阴极与+3.3V电源输出端连接。

需要说明的是，通过第一比较器电路6-1的设置是用于比较甄别出α计数脉冲，通过第二比较器电路6-2的设置是用于比较甄别出β计数脉冲，当多谐振荡器U11和多谐振荡器U9均未有触发信号时，环境中不存在α、β放射性表面污染；当多谐振荡器U11的第1引脚、第2引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚均有触发信号时，环境中存在α放射性表面污染；当多谐振荡器U11的第1引脚、第2引脚、第9引脚和第10引脚有触发信号，或者多谐振荡器U11的第11引脚有触发信号时，环境中存在β放射性表面污染，甄别效果好。

本实用新型使用时，被测样品通过探测器1采集信号，通过驱动电路2对微小的电脉冲信号进行驱动，再通过第一级放大电路3-1及第二级放大电路3-2对微小的电脉冲信号进行预放大后送入主放大器4进行再次放大，得到的电信号再经过单道稳态成形电路5和第一比较器电路6-1及第二比较器电路6-2，比较甄别出α计数脉冲和β计数脉冲，并区分开出α放射源和β放射源，噪声低，功耗低，工作可靠性高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。