專利名稱：石材放射性檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石材放射性檢測(cè)儀，屬核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。適用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)石材產(chǎn)品(工程用板材)進(jìn)行放射性檢測(cè)，直接顯示石材放射性類別。
天然放射性氡被世界衛(wèi)生組織公布為19種致癌物質(zhì)之一。近年來(lái)，天然石材產(chǎn)品廣泛用作公共建筑或家庭居室裝飾材料，石材放射性問(wèn)題是關(guān)系公眾健康的重要問(wèn)題，為保證人體健康，使石材資源得以合理的開(kāi)發(fā)和分類使用，我國(guó)早在1993年就制定了《天然石材產(chǎn)品放射防護(hù)分類控制標(biāo)準(zhǔn)》(JC518-93)，但由于缺少現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的測(cè)試儀器而未能實(shí)施，現(xiàn)有的X-γ劑量率儀(GB14054-93)或輻射儀(EJ/T584-94)只適用于輻射防護(hù)領(lǐng)域或礦產(chǎn)資源勘查，而不適用于現(xiàn)場(chǎng)石材產(chǎn)品放射性類別的劃分。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供了一種石材放射性檢測(cè)儀，能在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，對(duì)石材產(chǎn)品作放射性類別的劃分。
本實(shí)用新型目的是通過(guò)如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的本檢測(cè)儀由分體設(shè)置的探頭部件和主機(jī)經(jīng)屏蔽電纜連接構(gòu)成，探頭部件是由市售的NaI(T1)閃爍探測(cè)器、光電倍增管和前置放大器(運(yùn)算放大器LM310)自下而上依次放置于金屬圓筒內(nèi)，在圓筒外的下半部設(shè)置有吸收屏是由金屬環(huán)套封閉的夾層空腔內(nèi)填充有徑向厚度為3～15mm，高度為50～90mm的鉛屏蔽層構(gòu)成，環(huán)套與金屬圓筒呈螺紋連接構(gòu)成；主機(jī)是在盒中設(shè)置有市售的高壓電源、電池監(jiān)測(cè)與聲響電路(蜂鳴器S5及LM393，三極管P1，在盒中兩側(cè)膠木板中間設(shè)有兩塊電路板，板上、板下設(shè)有供電電源(5D12/40)，板上設(shè)有主放大器(LM318或LM627，R1、R2、R3、C3、C5、E5)，甄別整形電路(LM393、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，單片機(jī)(R5、80C31、兩個(gè)74HC00)，存儲(chǔ)器(74HC373、27C64)，盒的上端設(shè)有液晶顯示器(T1、R3、P、74HC00、LCD)及控制鍵(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、體積小為便攜式，可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，直接顯示石材放射性類別；2、有效地降低環(huán)境電離輻射的影響，可用于小塊工程板進(jìn)行放射性檢測(cè)，并可靠地劃分石材放射性類別，智能化強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便；3、由于采用單片機(jī)控制，數(shù)字顯示，具有數(shù)據(jù)處理功能，利于專業(yè)和非專業(yè)人員使用；4、本用新型還可用于其它建材的放射性檢測(cè)。


圖1是本實(shí)用新型的方塊示意圖，圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例電路原理圖，圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及實(shí)施例說(shuō)明如下本實(shí)用新型是由分體設(shè)置的探頭部件和主機(jī)經(jīng)屏蔽電纜連接構(gòu)成探頭部件是由市售的NaI(T1)規(guī)格為φ30mm×50mm的閃爍探測(cè)器1、型號(hào)為GDB235的光電倍增管2、LM310前置放大器3、自下而上順序放置于金屬圓筒內(nèi)，在圓筒外的下半部設(shè)置有吸收屏4，是由金屬環(huán)套41的封閉夾層空腔內(nèi)填充有徑向厚度為3～15mm，高度為50～90mm的鉛屏蔽層42構(gòu)成，環(huán)套41與金屬圓筒呈螺紋連接構(gòu)成；主機(jī)是在金屬或ABS塑料盒中設(shè)置有市售的BF956高壓電源13，電池檢測(cè)與聲響電路10(5V柱形蜂鳴器、LM393，P1(9015))，在盒中兩側(cè)膠木板中間設(shè)有兩塊電路板，板上、板下設(shè)有供電電源12(5D 12/40)，板上設(shè)有主放大器5，型號(hào)為L(zhǎng)M318，(或LM627，R1、R2、R3、C3、E5)，甄別整形電路6(LM393，P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，單片機(jī)8(R5、80C31，兩個(gè)74HC00)存儲(chǔ)器9(74HC373、27C64)，在盒的上端設(shè)有液晶顯示器7(T1、R3、P、74HC00、LCD)，及控制鍵11(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)，其中與非門型號(hào)為74HC21。
見(jiàn)圖1，元器件連接關(guān)系電源電路部分12LM2931CT將電源提供的+5V的直流電變換成+4V，為整個(gè)電路中的模擬電路部分提供+4V電源，同時(shí)提供給LM7660，LM7660將+4V電壓轉(zhuǎn)換成-4V，為放大器(LM318、LM310)提供-4V電源。電源提供的+5V電壓經(jīng)低壓模塊5D12/40轉(zhuǎn)換成+12V，為高壓塊BF95613提供電源，高壓塊為位于探頭的光電倍增管2提供高壓。
信號(hào)處理和控制電路部分碘化鈉晶體1與光電倍增管2相連，將光信號(hào)送到光電倍增管，光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并倍增放大，輸送到前置放大器3 LM310，LM310的輸出信號(hào)與主放大器5(主放大器包括LM318、R1、R2、R3、C3、C5、E5)相連，經(jīng)主放大器5進(jìn)一步放大，LM318輸出的放大信號(hào)傳輸?shù)秸鐒e整形電路6，它由雙比較器LM393(LM393還作為電池電壓檢測(cè)用，其一輸入端與電池的電源相連，一輸出端與單片機(jī)80C31相連)、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221組成，進(jìn)行甄別比較整形，甄別整形后的信號(hào)由74HC221送到單片機(jī)系統(tǒng)8，單片機(jī)80C31另一端與存儲(chǔ)器9(由74HC373和27C64組成)連接，80C31還與液晶顯示7(T1、R13、P5、74HC00、LCD)相連，將結(jié)果在液晶顯示出來(lái)，與控制鍵(11)(S1、S2、S3、R11、R12、R14、R15、74HC21、C11、C12、C13、E1、S4、R16)相連，接受鍵盤的輸入指令。另外單片機(jī)80C31還與組成聲響電路10的蜂鳴器喇叭S5和P4相連，控制聲響。
見(jiàn)圖2，元器件連接關(guān)系電源電路部分12+5V電源從LM2931CT的4腳輸入，轉(zhuǎn)換成+4V從5腳輸出，為整個(gè)電路中的模擬電路部分提供+4V電源，同時(shí)提供給LM7660的8腳，LM7660將+4V電壓轉(zhuǎn)換成-4V從其5腳輸出，為放大器(LM318、LM310)提供-4V電源，LM7660的2腳與4腳之間接一10uF的電容E4，用來(lái)儲(chǔ)能。5V電源經(jīng)低壓模塊5D12/40轉(zhuǎn)換成+12V，為高壓塊BF956 13提供電源，高壓塊為位于探頭的光電倍增管2提供負(fù)高壓(-600～-900V)。
信號(hào)處理及控制電路部分碘化鈉晶體1與光電倍增管2相連，將光信號(hào)送到光電倍增管，倍增放大的電信號(hào)經(jīng)一25K可變電阻，輸送到前置放大器3，經(jīng)一10K電阻連接到LM310的3腳，放大后的信號(hào)由LM310的6腳輸出，經(jīng)一400Ω電阻、一隔直電容C5、電阻R1輸入到主放大器5LM318(主放大器包括LM318、R1、R2、R3、C3、C5、E5)的3腳，進(jìn)一步放大，LM318輸出的放大信號(hào)由6腳傳輸?shù)秸鐒e整形電路6的雙比較器LM393的3腳首先進(jìn)行甄別，LM393的2腳與可變電阻P1相連，進(jìn)行閾壓調(diào)節(jié)；LM393還作為電池低電壓檢測(cè)用，電池的電源經(jīng)R4、R5分壓后與LM393的輸入端5腳相連，6腳與可變電阻P2相連，用來(lái)調(diào)節(jié)電源低壓報(bào)警值，其輸出端7腳與單片機(jī)80C31的13腳相連，當(dāng)電壓低于設(shè)置值時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)給80C31，進(jìn)行顯示和聲響報(bào)警。甄別后的有效信號(hào)由LM393的1腳輸出到74HC221的1腳，進(jìn)行整形，R6、R7、R8、C1、74HC221組成整形電路，整形后的信號(hào)由74HC221的4腳輸出送到單片機(jī)8的80C31的15腳進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)80C31與存儲(chǔ)器27C64和鎖存器74HC373組成單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)80C31還與液晶顯示器7(T1、R13、P5、74HC00、LCD)組成液晶顯示系統(tǒng)，將結(jié)果在液晶上顯示出來(lái)；LCD的3腳通過(guò)分壓電阻P5來(lái)調(diào)節(jié)液晶顯示的亮度，LCD的7-14腳分別與80C31的32-39相連傳遞數(shù)據(jù)，LCD的4、5腳分別與74HC373的12、15腳相連，80C31的17(RD)、16(WR)腳分別輸入到74HC00的10、9腳，相與后輸出信號(hào)到74HC00的4腳并與80C31的28腳信號(hào)相與后，從6腳輸出，經(jīng)反相后由74HC00的3腳輸出到LCD的6腳。80C31與控制鍵11(S1、S2、S3、R11、R12、R14、R15、74HC21、C11、C12、C13、E1、S4、R16)組成鍵盤輸入系統(tǒng)，接受鍵盤的輸入指令，R15、R16、E1和S4組成復(fù)位電路。另外單片機(jī)80C31的8腳輸出聲響報(bào)警信號(hào)到聲響報(bào)警系統(tǒng)10，報(bào)警信號(hào)經(jīng)放大器P4放大送入蜂鳴器喇叭S5，進(jìn)行聲響控制。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程和工作原理如下γ射線進(jìn)入閃爍體中與閃爍體相互作用，使閃爍體的原子、分子電離和激發(fā)，激發(fā)的原子、分子在退激時(shí)，一部分電離、激發(fā)能量以光輻射的形式釋放出來(lái)，形成閃爍，閃爍光被光電倍增管收集倍增，輸出脈沖電信號(hào)，前置放大后經(jīng)電纜傳送到主放大器5，經(jīng)線性放大、甄別整形電路形成方波，由80C31單片機(jī)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、儲(chǔ)存、最后由液晶顯示被測(cè)石材的γ劑量率以及相對(duì)應(yīng)的石材類別(A、B或C)。80C31單片機(jī)是中央控制單元(CPU)，完成數(shù)據(jù)采集、時(shí)鐘控制、電池電壓監(jiān)測(cè)、聲響報(bào)警、液晶顯示驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)處理等工作。
經(jīng)對(duì)濟(jì)南青、中國(guó)黑、榮經(jīng)紅、嶺溪紅、杜鵑紅等代表性石材品種中的小塊工程板進(jìn)行測(cè)量，其現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果與室內(nèi)γ譜分析分類結(jié)果完全吻合，證明本實(shí)用新型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)石材產(chǎn)品放射性類別的劃分是符合要求的工作是可靠的。
權(quán)利要求1.一種石材放射性檢測(cè)儀，其特征是，它由分體設(shè)置的探頭部件和主機(jī)經(jīng)屏蔽電纜連接構(gòu)成，探頭部件是市售的NaI(T1)閃爍探測(cè)器(1)、光電倍增管(2)和前置放大器(3)(運(yùn)算放大器LM310)自下而上依次放置于金屬圓筒內(nèi)，在圓筒外的下半部設(shè)置有吸收屏(4)，是由金屬環(huán)套(41)封閉的夾層空腔內(nèi)填充有徑向厚度為3～15mm，高度為50～90mm的鉛屏蔽層(42)構(gòu)成，環(huán)套(41)與金屬圓筒呈螺紋連接構(gòu)成；主機(jī)是在盒中設(shè)置有市售的高壓電源(13)、電池監(jiān)測(cè)與聲響電路(10)(蜂鳴器S5及LM393，三極管P1，在盒中兩側(cè)膠木板中間設(shè)有兩塊電路板，板上、板下設(shè)有供電電源(12)(5D12/40)，板上設(shè)有主放大器(5)(LM318或LM627，R1、R2、R3、C3、E5)，甄別整形電路(6)(LM393、P1、P2、R4、R5、R6、R7、R8、C1、74HC221)，單片機(jī)(8)(R5、80C31、兩個(gè)74HC00)，存儲(chǔ)器(9)(74HC373、27C64)，盒的上端設(shè)有液晶顯示器(7)(T1、R3、P、74HC00、LCD)及控制鍵(11)(S1、S2、S3、R1、R2、R4、74HC21、C2、C3、C1、E1、S4、R6)。
2.按權(quán)利要求1所述的檢測(cè)儀，其特征是，閃爍探測(cè)器的型號(hào)規(guī)格為NaI(T1)(φ30mm×50mm)，光電倍增管的型號(hào)為GDB235，前置放大器型號(hào)為L(zhǎng)M310，主放大器型號(hào)為L(zhǎng)M318，甄別整形電路型號(hào)為L(zhǎng)M393，集成芯片型號(hào)為74HC221、27C64，液晶顯示器中集成芯片型號(hào)為L(zhǎng)CD，三個(gè)與非門的型號(hào)為74HC00，一個(gè)與非門型號(hào)為74HC21，三極管P1型號(hào)為9015，蜂鳴器型號(hào)為5V柱形，供電電源型號(hào)為5D12/40，高壓電源型號(hào)為BF956。
專利摘要一種石材放射性檢測(cè)儀,適用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)石材產(chǎn)品進(jìn)行放射性檢測(cè),直接顯示石材放射性類別。由分體的探頭部件:包括NaI(T1)閃爍探測(cè)器、光電倍增管及前置放大器和主機(jī):包括高壓電源、供電電源、主放大器、甄別整形電路、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、液晶顯示器、控制鍵等,經(jīng)屏蔽電纜連接構(gòu)成。具有可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,直接顯示石材放射性類別;有效地降低了環(huán)境電離輻射的影響,單片機(jī)控制、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01T1/00GK2372696SQ9920800
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月19日
發(fā)明者王南萍, 周錫華, 侯勝利, 何曉紅, 程業(yè)勛 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京同環(huán)科技發(fā)展有限公司