放射性辐射监控装置及其监控方法与流程

1.本发明涉及射线探测技术领域，具体而言，涉及一种放射性辐射监控装置及其监控方法。


背景技术：

2.我国是世界上为数不多拥有完整核产业链体系的国家，当前核电产业进入了快速发展期，核技术利用也日益广泛，需要规范的方面越来越多，核能行业的发展也面临更多挑战。出于环境保护、国土安全及反恐、核安全及应急、放射性物质运输和安全等多方面的要求，通过探测放射性物质发出的射线，从而对放射性物质进行监控，对于保证放射性物质在规定场所正常存储和应用，防止放射性物质意外泄露、遗失、违规转移以及被用于恐怖袭击等危害公共安全具有重要意义。
3.目前，在核安全检测领域，碲锌镉探测器(也称czt探测器)是唯一可在室温下探测到被铅或钢屏蔽的pu、u放射性材料的探测器，但是目前市场上尚无基于czt探测器的该类检测设备。因此，就无法便捷、及时、全面、准确地提供放射性物质的相关数据，来应对可能发生的事件及为应急响应和指挥提供足够的信息。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种放射性辐射监控装置及其监控方法，该放射性辐射监控装置结构简单、体积小，且能够有效提高放射性物质的监控准确性和可靠性。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本发明的一方面，提供一种放射性辐射监控装置，该放射性辐射监控装置包括czt剂量探测单元和与czt剂量探测单元通讯连接的主控单元；czt剂量探测单元包括czt探测器、和czt探测器电连接的电荷灵敏前置放大器，以及与电荷灵敏前置放大器通讯连接的第一数字处理单元；主控单元包括与第一数字处理单元通讯连接的第二数字处理单元以及与第二数字处理单元通讯连接的第一显示器；放射性物质发出的射线入射至czt探测器后形成感应电流，感应电流经电荷灵敏前置放大器后输出模拟电信号，第一数字处理单元用于将模拟电信号转换为数字信号后输入至第二数字处理单元，第一显示器用于根据自第二数字处理单元接收到的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。该放射性辐射监控装置结构简单、体积小，且能够有效提高放射性物质的监控准确性和可靠性。
7.可选地，czt剂量探测单元还包括与第一数字处理单元通讯连接的第二显示器，第二显示器用于根据第一数字处理单元输出的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。
8.可选地，主控单元还包括与第一显示器通讯连接的辐射报警器，辐射报警器用于在第一显示器显示的剂量率和/或总剂量超过预设值时发出警报。
9.可选地，主控单元还包括与第一显示器连接的存储器，存储器用于存储辐射报警器发出警报时对应的时间以及第一显示器对应显示的剂量率和/或总剂量。
10.可选地，第一显示器上还设有与辐射报警器电连接的第一调节按钮，通过第一调
节按钮能够调节辐射报警器的预设值。
11.可选地，辐射报警器为声光报警器，第一显示器上还设有与辐射报警器电连接的第二调节按钮，通过第二调节按钮能够调节辐射报警器的报警音量。
12.可选地，放射性辐射监控装置还包括用于连接czt剂量探测单元和主控单元的连接件。
13.可选地，连接件为磁吸端子，主控单元用于通过磁吸端子为czt剂量探测单元进行充电，且通过磁吸端子将第一数字处理单元与czt剂量探测单元的第二数字处理单元进行通讯连接。
14.可选地，czt剂量探测单元还包括电池，电池为czt探测器、电荷灵敏前置放大器以及第一数字处理单元进行供电。
15.本发明的另一方面，提供一种放射性辐射监控方法，采用上述的放射性辐射监控装置，监控方法包括：通过czt剂量探测单元的czt探测器接收放射性物质发出的射线，以形成感应电流；czt剂量探测单元的电荷灵敏前置放大器接收感应电流，并将感应电流转换为模拟电信号；czt剂量探测单元的第一数字处理单元接收模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号；主控单元的第二数字处理单元接收数字信号并将数字信号发送至主控单元的第一显示器；第一显示器根据数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。
16.本发明的有益效果包括：
17.本技术提供的放射性辐射监控装置，包括czt剂量探测单元和与czt剂量探测单元通讯连接的主控单元；czt剂量探测单元包括czt探测器、和czt探测器电连接的电荷灵敏前置放大器，以及与电荷灵敏前置放大器通讯连接的第一数字处理单元；主控单元包括与第一数字处理单元通讯连接的第二数字处理单元以及与第二数字处理单元通讯连接的第一显示器；放射性物质发出的射线入射至czt探测器后形成感应电流，感应电流经电荷灵敏前置放大器后输出模拟电信号，第一数字处理单元用于将模拟电信号转换为数字信号后输入至第二数字处理单元，第一显示器用于根据自第二数字处理单元接收到的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。这样，在使用时，用户只需要开启放射性辐射监控装置，这时，czt探测器便可以接收放射性物质发出的射线，并形成感应电流；然后使得感应电流通过电荷灵敏前置放大器后输出模拟电信号，模拟电信号通过第一数字处理单元处理后转换为对应反应射线强弱的剂量率和/或总剂量的数字信号；第二数字处理单元通过将接收到的该数字信号传输至第一显示器，这样，第一显示器便可以对该数字信号对应表征的射线的剂量率和/或总剂量进行显示。如此，用户便可以根据第一显示器显示的射线的剂量率和/或总剂量判断环境中的放射性物质发出的射线是否超标或者合规，从而进行相应的应急措施安排，以降低安全隐患。本技术提供的放射性辐射监控装置，其结构简单、体积小，且能够在室温下探测到被铅或钢屏蔽的pu、u放射性材料所发出的射线的总剂量和/或剂量率，因此，相对现有技术而言其能够有效提高放射性物质的监控准确性和可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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
些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明实施例提供的放射性辐射监控装置的结构示意图之一；
20.图2为本发明实施例提供的放射性辐射监控装置的结构示意图之二；
21.图3为本发明实施例提供的放射性辐射监控装置的结构示意图之三；
22.图4为本发明实施例提供的放射性辐射监控方法的流程示意图。
23.图标：10-czt剂量探测单元；11-czt探测器；12-电荷灵敏前置放大器；13-第一数字处理单元；14-第二显示器；20-主控单元；21-第二数字处理单元；22-第一显示器；23-辐射报警器；24-存储器；30-连接件。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
29.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.请参照图1，本实施例提供一种放射性辐射监控装置包括czt剂量探测单元10和与czt剂量探测单元10通讯连接的主控单元20；czt剂量探测单元10包括czt探测器11、和czt探测器11电连接的电荷灵敏前置放大器12，以及与电荷灵敏前置放大器12通讯连接的第一数字处理单元13；主控单元20包括与第一数字处理单元13通讯连接的第二数字处理单元21以及与第二数字处理单元21通讯连接的第一显示器22；放射性物质发出的射线入射至czt
探测器11后形成感应电流，感应电流经电荷灵敏前置放大器12后输出模拟电信号，第一数字处理单元13用于将模拟电信号转换为数字信号后输入至第二数字处理单元21，第一显示器22用于根据自第二数字处理单元21接收到的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。该放射性辐射监控装置结构简单、体积小，且能够有效提高放射性物质的监控准确性和可靠性。
31.需要说明的是，本技术提供的放射性辐射监控装置用于检测环境中的放射性物质发出的射线的剂量率和/或总剂量，从而便于用户根据放射性物质发出的射线的剂量率和/或总剂量进行相应的核应急处理，进而降低安全隐患。
32.其中，本技术提供的放射性辐射监控装置包括czt剂量探测单元10和与czt探测单元通讯连接的主控单元20，这样，通过czt剂量探测单元10探测到的数据可以传输至主控单元20，进而通过主控单元20进行显示。
33.在本实施例中，czt探测器11是采用czt晶体制备针对x射线和γ射线进行探测的探测器。本技术提供的放射性辐射监控装置可以应用于环境监测、核医学、工业无损检测、安全检查、核武器突防、航空航天、天体物理和高能物理等领域。
34.具体地，在本实施例中，czt剂量探测单元10是通过czt探测器11对放射性物质发出的射线进行接收和探测的。即，当外界放射性物质发出的射线(例如γ射线)进入到czt探测器11时，其会与czt探测器11发生相互作用，从而产生电子空穴对，电子空穴对在外加电场的作用下向两极漂移会形成感应电荷，从而产生感应电流，感应电流经czt剂量探测单元10的电荷灵敏前置放大器12后会转换为模拟电信号，模拟电信号通过第一数字处理单元13后会转换为数字信号。该数字信号即可以对应反应放射性物质发出的射线的强弱或剂量大小的数字量。其中，该数字量既可以是实时反应射线强弱的剂量率，也可以是反应环境中累积的射线的总剂量。由于czt剂量探测单元10的第一数字处理单元13和主控单元20的第二数字处理单元21通讯连接，因此，第二数字处理单元21可以接收到第一数字处理单元13输出的数字信号，并将该数字信号传输至第一显示器22，从而通过第一显示器22将该数字信号对应的剂量率和/或总剂量进行相应显示。
35.本技术采用的czt探测器11具有灵敏度高、体积小、剂量测量范围宽、线性度和角响应度好以及工作性能稳定的优势，采用其对放射性物质发出的射线进行接收，能够很好的提高本技术的放射性辐射监控装置的性能。
36.综上所述，本技术提供的放射性辐射监控装置，包括czt剂量探测单元10和与czt剂量探测单元10通讯连接的主控单元20；czt剂量探测单元10包括czt探测器11、和czt探测器11电连接的电荷灵敏前置放大器12，以及与电荷灵敏前置放大器12通讯连接的第一数字处理单元13；主控单元20包括与第一数字处理单元13通讯连接的第二数字处理单元21以及与第二数字处理单元21通讯连接的第一显示器22；放射性物质发出的射线入射至czt探测器11后形成感应电流，感应电流经电荷灵敏前置放大器12后输出模拟电信号，第一数字处理单元13用于将模拟电信号转换为数字信号后输入至第二数字处理单元21，第一显示器22用于根据自第二数字处理单元21接收到的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。这样，在使用时，用户只需要开启放射性辐射监控装置，这时，czt探测器11便可以接收放射性物质发出的射线，并形成感应电流；然后使得感应电流通过电荷灵敏前置放大器12后输出模拟电信号，模拟电信号通过第一数字处理单元13处理后转换为对应反应射线强弱的剂量率
和/或总剂量的数字信号；第二数字处理单元21通过将接收到的该数字信号传输至第一显示器22，这样，第一显示器22便可以对该数字信号对应表征的射线的剂量率和/或总剂量进行显示。如此，用户便可以根据第一显示器22显示的射线的剂量率和/或总剂量判断环境中的放射性物质发出的射线是否超标或者合规，从而进行相应的应急措施安排，以降低安全隐患。本技术提供的放射性辐射监控装置，其结构简单、体积小，且能够在室温下探测到被铅或钢屏蔽的pu、u放射性材料所发出的射线的总剂量和/或剂量率，因此，相对现有技术而言其能够有效提高放射性物质的监控准确性和可靠性。
37.请再结合参照图2，可选地，czt剂量探测单元10还包括与第一数字处理单元13通讯连接的第二显示器14，第二显示器14用于根据第一数字处理单元13输出的数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。这样，当主控单元20和czt探测器11两者远距离通讯连接时，一方面，用户可以通过主控单元20的第一显示器22了解到环境中的射线的剂量率和/或总剂量；另一方面，用户也可以通过czt剂量探测单元10的第二显示器14了解到环境中的射线的剂量率和/或总剂量。如此，可以增加放射性辐射监控装置的使用便利性，提高用户体验。
38.为便于用户对环境中的放射性物质的射线的总剂量和/或剂量率在超标时进行及时掌握，从而进行快速地响应或者处理，在本实施例中，主控单元20还可以包括与第一显示器22通讯连接的辐射报警器23，辐射报警器23用于在第一显示器22显示的剂量率和/或总剂量超过预设值时发出警报，且在第一显示器22显示的剂量率和/或总剂量未超过预设值时停止发出警报。
39.其中，辐射报警器23的设置位置本领域技术人员可以自行根据需要安排，原则上应该是以利于用户发现为主进行对应设置，具体地本技术不做限制。
40.还有，可选地，主控单元20还包括与第一显示器22连接的存储器24，存储器24用于存储辐射报警器23发出警报时对应的时间以及第一显示器22对应显示的剂量率和/或总剂量。这样，可以便于用户方便地进行剂量报警点查询，从而掌握更多相关信息。
41.示例性地，还可以在第二显示器14上设置查询按钮，查询按钮和上述存储器24以及第二显示器14分别通讯连接，这样，用户可以通过按压查询按钮从而对存储于存储器24上的剂量报警点进行查询，从而通过第二显示器14的显示区域方便得获悉剂量报警点对应的时间及剂量率和/或总剂量。需要说明的是，通过设置于第二显示器14上的查询按钮对剂量报警点进行查询并在第二显示器14的显示区域进行显示的具体实现方式为本领域技术人员所熟知，故本技术不再进行赘述。当然，除了设置剂量报警点查询之外，本技术还可以在第二显示器14上设置数据导出按钮，便于将剂量报警点的相关数据进行导出。
42.为便于用户根据实际情况对辐射报警器23的预设值进行相应设置，可选地，第一显示器22上还设有与辐射报警器23电连接的第一调节按钮，通过第一调节按钮能够调节辐射报警器23的预设值。
43.示例性地，上述辐射报警器23可以为声光报警器、语音播报器等，具体地，本技术不做限制，本领域技术人员可以自行设置。
44.可选地，当辐射报警器23为声光报警器时，第一显示器22上还设有与辐射报警器23电连接的第二调节按钮，通过第二调节按钮能够调节辐射报警器23的报警音量。
45.请再结合参照图3，可选地，放射性辐射监控装置还包括用于连接czt剂量探测单元10和主控单元20的连接件30。通过连接件30的设置，可以便于将czt剂量探测单元10和主
控单元20连接为一体，从而使得放射性辐射监控装置占地面积更小。
46.当然，上述连接件30可以与czt剂量探测单元10和主控单元20可拆卸连接，这样，能够便于用户根据需求对czt剂量探测单元10和主控单元20进行组装或者拆分。例如，当需要czt剂量探测单元10进行巡检时，则可以将czt剂量探测单元10和主控单元20进行拆分，这时，czt剂量探测单元10和主控单元20可以通过第一数字处理单元13和第二数字处理单元21进行通讯即可(具体地，两者可以是蓝牙传输、wifi等无线传输方式进行通讯传输)。
47.示例性地，上述连接件30可以为磁吸端子，主控单元20用于通过磁吸端子为czt剂量探测单元10进行充电，且通过磁吸端子将第一数字处理单元13与czt剂量探测单元10的第二数字处理单元21进行通讯连接。
48.需要说明的是，该磁吸端子包括磁铁及固定于该磁铁外表面并用导电的金属导电层。这样，本技术提供的磁吸端子不仅具有磁铁的磁吸能力，还可以通过金属导电层实现导电或传输数据的功能，从而达到双重功效。
49.其中，磁吸端子可以只给第一数字处理单元13，也可以分别给第一数字处理单元13和czt探测器11进行充电，具体地，本领域技术人员可以根据实际情况自定。
50.还有，需要说明的是，本技术采用磁吸端子将主控单元20和czt剂量探测单元10进行连接，还可以实现连接的可拆卸性，以及防呆性(因为磁吸端子自身具有n极和s极，其与czt剂量探测单元10和主控单元20插反时则无法显示连接)。
51.可选地，czt剂量探测单元10还包括电池，电池为czt探测器11、电荷灵敏前置放大器12以及第一数字处理单元13进行供电。
52.还有，在本实施例中，各个零部件的通讯连接均可以通过蓝牙或者无线传输模块进行无线通讯；也可以通过有线连接进行通讯，本技术对此不做限制，本领域技术人员可以自行选择。
53.本发明的另一方面，提供一种放射性辐射监控方法，该监控方法采用上述的放射性辐射监控装置，如图4所示，该监控方法包括以下步骤：
54.s100、通过czt剂量探测单元10的czt探测器11接收放射性物质发出的射线，以形成感应电流。
55.需要说明的是，当环境中的射线进入到czt探测器11时，会与czt探测器11发生相互作用，从而产生电子空穴对，电子空穴对在外加电场的作用下向两极漂移形成感应电荷，从而形成感应电流。
56.s200、czt剂量探测单元10的电荷灵敏前置放大器12接收感应电流，并将感应电流转换为模拟电信号。
57.s300、czt剂量探测单元10的第一数字处理单元13接收模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号。
58.其中，该数字信号用于表征环境中的射线的剂量率和/或总剂量，该剂量率和/或总剂量能够反应射线的强弱。
59.s400、主控单元20的第二数字处理单元21接收数字信号并将数字信号发送至主控单元20的第一显示器22。
60.s500、第一显示器22根据数字信号显示射线的剂量率和/或总剂量。
61.其中，由于该放射性辐射监控装置的具体结构及其工作原理、有益效果均已在前
文做了详细阐述，故本技术对此不再重复说明。
62.以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。