Time-To-Count测量方法在辐射检测中的应用

　　随着人民生活水平的提高,人们对环境辐射危害意识在逐步增强,而放射性元素又广泛存在于大理石、花岗岩、地砖、陶瓷、墙砖等建筑材料中,从而越来越多的人就需要对自己所处的环境进行核辐射检测。

　　核辐射检测的主要内容有:记录入射粒子的数量、测定射线的能量、确定射线的种类等,对于以脉冲计数方式做核辐射总量测量的探测

　　仪器,例如以盖革计数管为探测元件的核辐射探测器,主要考虑如何真实地记录一定时间间隔内的入射粒子的数目,从而得到辐射场的强度[1]。但在实际测量过程中,由于受死时间、脉冲重叠等因素的影响,测量值并不是入射粒子数目的真实反映,辐射场强度越高,死时间越大,测量值与真实值之间的误差越大,因此在核辐射测量中,如何解决死时间问题一直被放在很重要的位置。为了解决这个问题,在上世纪九十年代就出现了Time-To-Count测量方法。

　　1　Time-To-Count测量方法简介

　　1·1　脉冲计数测量方法

　　以往对G-M计数管测量方法的研究主要是传统的脉冲计数测量方法,侧重于测量G-M计数管单位时间内产生的脉冲信号数即计数率n,并在此基础上进行不同的非线性补偿或线性拟合,从而形成不同的测量方法,但其本质还是由计数率n求辐射强度R,即:R=f(n)[2]。

　　在这种工作方式中,G-M计数管在产生一个最初的脉冲后,会出现一段死时间Td,而从死时间Td到G-M计数管的恢复时间Tr,还有可能会出现一连串幅度较低的脉冲,最初脉冲后可能出现的这些幅度较低的脉冲就是以往G-M计数管脉冲计数测量方法的不足之处。探测系统的分辨率过高则容易产生误计数,分

　　辨率过低则容易产生漏计数,从而造成测量的失真,产生误差。为减小误差而进行的对测量系统分辨率的确定,或者对G-M计数管死时间的校正本身就是一件很复杂的工作。

　　1·2　Time-To-Count测量方法

　　Time-To-Count测量方法出现于上个世纪九十年代,是一种基于G-M计数管的新型核辐射测量方法,主要通过测量G-M计数管从高压建立到第一个脉冲到来之间这一段时间,称为计数前时间t,然后由时间t求出辐射场强度R(图1),即:R=f(t)[3]。其物理意义很明显,即在其他条件不变时,放射源的强度越强,单位时间内放出的粒子数越大,则G-M计数管接收到入射粒子的概率越大,因此从G-M计数管开始工作到其接收到第一个入射粒子的时间越短。因此,可以通过精确测量的这段计数前时间来反应放射源的辐射强度。

　　Time-To-Count工作方式:G-M计数器产生一个脉冲后,计数器偏压被保持在一个计数器工作电压和起始电压之间,此时G-M计数器停止工作,避免计数器死时间的影响,并保证计数器有足够的时间恢复正常工作状态,直到To。将偏压升至工作电压,G-M计数器开始恢复正常工作。To时,单片机系统由晶振控制的时钟开始定时测量计数前时间t,直到下一个平滑脉冲结束,偏压下降。G-M计数器的一个工作周期内,只有一个工作脉冲产生,计数管电压从恢复到降低这段,计数前时间t与辐射强度R成反比,满足下式(式中k为一常量):R=k/t。