本文關(guān)鍵詞：便攜式肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)儀研制

  更多相關(guān)文章： 肺部γ放射性內(nèi)污染 待積有效劑量 數(shù)字化譜儀 數(shù)字信號(hào)處理

【摘要】：核技術(shù)經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的不斷發(fā)展,在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,給人類帶來(lái)了巨大利益,同時(shí)也帶來(lái)了巨大危害。從核技術(shù)發(fā)展至今,核武器擴(kuò)散、核電站輻射泄漏、放射源丟失等突發(fā)核事故頻繁發(fā)生,不僅造成大量的人員傷亡、環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失,而且嚴(yán)重影響社會(huì)的安全和穩(wěn)定。 核事故發(fā)生時(shí),如果放射性核素進(jìn)入人體內(nèi)部形成內(nèi)照射,會(huì)引起疲勞、頭昏、脫發(fā)、白血病等多種放射性疾病,同時(shí)也大大增加畸變、癌癥、遺傳性病變發(fā)生的概率。因此核事故發(fā)生的第一時(shí)間,應(yīng)立即疏散人員,并及時(shí)采取核應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援,對(duì)受輻射范圍內(nèi)的人員進(jìn)行內(nèi)污染檢測(cè),根據(jù)人體受照射劑量的多少進(jìn)行分類診治。目前,核安全問(wèn)題被高度重視,世界各國(guó)研究人員不斷地發(fā)展放射性內(nèi)污染活體測(cè)量技術(shù),內(nèi)污染檢測(cè)儀廣泛運(yùn)用于內(nèi)污染檢測(cè)。我國(guó)在內(nèi)污染檢測(cè)儀器研制方面還處于初步階段,取得了部分研究成果,但與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大差距,因此急需開(kāi)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的內(nèi)污染檢測(cè)儀的研究和開(kāi)發(fā)。 本文在已有的研究基礎(chǔ)上,依托科技部重大儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)：大批量人群核輻射內(nèi)污染快速檢測(cè)儀——肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)子任務(wù),圍繞人體肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè),開(kāi)展人體肺部γ能譜測(cè)量、分析、及硬件和軟件開(kāi)發(fā)工作,研制了一款適用于核事故現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的便攜式肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)儀。本文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下： 1)結(jié)合肺部γ能譜測(cè)量原理,深入研究γ射線探測(cè)、核信號(hào)采集、脈沖成形、能譜成形、能譜傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù),提出了一體化設(shè)計(jì)方案,研制了便攜式肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)儀主機(jī),將碘化鈉探測(cè)器、信號(hào)處理電路和電源集成一體,減小了儀器體積、提高了抗干擾能力、穩(wěn)定性和可靠性。 2)設(shè)計(jì)了γ能譜測(cè)量的硬件電路,選用碘化鈉探測(cè)器對(duì)肺部的γ射線進(jìn)行探測(cè),選用低功耗、集成度高、處理速度快的FPGA作為主控芯片,采用高速ADC和USB通信,完成對(duì)核信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí),對(duì)FPGA進(jìn)行內(nèi)部硬件電路開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)采集電路、核脈沖梯形成形電路、峰值檢測(cè)電路、能譜成形電路、核脈沖存儲(chǔ)電路和數(shù)據(jù)傳輸電路等,實(shí)現(xiàn)對(duì)核信號(hào)的處理。 3)采用C#語(yǔ)言(基于VS2010開(kāi)發(fā)環(huán)境)開(kāi)發(fā)了肺部γ放射性內(nèi)污染分析軟件；開(kāi)發(fā)USB通信接口程序,制定通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的通信、譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；開(kāi)發(fā)了ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù),以實(shí)現(xiàn)核素信息、能量刻度信息、效率刻度信息、通信端口信息、脈沖寬度參數(shù)信息、能譜、核脈沖信號(hào)等信息的存儲(chǔ)、查詢和調(diào)用。軟件界面友好、交互性強(qiáng),能實(shí)現(xiàn)譜線顯示、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)操作、數(shù)據(jù)保存等多項(xiàng)操作。同時(shí)初步開(kāi)展了γ能譜分析工作,針對(duì)人體肺部的待積有效劑量算法進(jìn)行了研究。 4)系統(tǒng)測(cè)試,對(duì)前置放大器、主放大器等各級(jí)信號(hào)調(diào)理電路的模擬核信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證各級(jí)模擬電路是否正常工作。通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)顯示不同閾值下ADC采集的核脈沖,驗(yàn)證ADC電路信號(hào)采集的有效性。并對(duì)數(shù)字多道成形的能譜和軟件成形的能譜進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證數(shù)字多道能譜成形的有效性。各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果表明硬件電路各項(xiàng)功能正常。并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試和實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)天然環(huán)境本底和60Co、137Cs等放射源進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證核脈沖梯形成形效果,并與ORTEC數(shù)字多道進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明系統(tǒng)工作穩(wěn)定,能夠用于快速檢測(cè)肺部γ放射性內(nèi)污染情況。 本文主要開(kāi)展了肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)的硬件和軟件研制工作,在設(shè)計(jì)和研發(fā)中不斷創(chuàng)新,最終完成了便攜式肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)儀的研制。性能測(cè)試及初步試驗(yàn)表明,儀器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：肺部γ放射性內(nèi)污染 待積有效劑量 數(shù)字化譜儀 數(shù)字信號(hào)處理
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-14
• 1.1 選題背景及意義11-12
• 1.2 論文工作主要內(nèi)容12-13
• 1.3 論文章節(jié)安排13-14
• 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)14-17
• 2.1 肺部γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)原理14
• 2.2 技術(shù)方案14-17
• 第3章 硬件電路設(shè)計(jì)17-27
• 3.1 電源電路設(shè)計(jì)17-19
• 3.2 碘化鈉探測(cè)器及信號(hào)調(diào)理電路19-21
• 3.2.1 碘化鈉探測(cè)器19-20
• 3.2.2 主放大器20-21
• 3.3 ADC信號(hào)采集電路21-22
• 3.4 DAC信號(hào)還原電路22-23
• 3.5 FPGA信號(hào)處理電路23-25
• 3.6 USB通信接口電路25-27
• 第4章 數(shù)字核信號(hào)處理27-46
• 4.1 FPGA內(nèi)部硬件電路結(jié)構(gòu)28-31
• 4.2 數(shù)字時(shí)鐘管理器31-32
• 4.3 核脈沖采集及存儲(chǔ)模塊32-34
• 4.4 脈沖梯形成形模塊34-36
• 4.5 脈沖幅度甄別模塊36-38
• 4.6 能譜成形模塊38-40
• 4.7 USB數(shù)據(jù)傳輸模塊40-42
• 4.8 命令接受模塊42-43
• 4.9 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊43-46
• 第5章 γ能譜分析軟件設(shè)計(jì)46-55
• 5.1 軟件架構(gòu)46-47
• 5.2 軟件工作流程47-48
• 5.3 γ能譜分析48-51
• 5.3.1 γ能譜分析流程48-49
• 5.3.2 譜線光滑49-50
• 5.3.3 尋峰、峰面積計(jì)算50
• 5.3.4 待積有效劑量計(jì)算公式50-51
• 5.4 ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)51-52
• 5.4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)信息表設(shè)計(jì)51
• 5.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)信息表操作流程51-52
• 5.5 軟件界面設(shè)計(jì)52-55
• 第6章 系統(tǒng)測(cè)試55-61
• 6.1 硬件電路測(cè)試55-57
• 6.2 穩(wěn)定性測(cè)試57
• 6.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試57-61
• 結(jié)論61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果65-66
• 附錄A PCB板66-67
• 附錄B 便攜式γ放射性內(nèi)污染檢測(cè)儀67-68
• 附錄C RTL Schematic68-69
• 附錄D 核素信息表69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張良安;核事故體內(nèi)污染的評(píng)價(jià)方法[J];國(guó)外醫(yī)學(xué)(放射醫(yī)學(xué)核醫(yī)學(xué)分冊(cè));1999年03期

2 樓興華,衣宏昌,王悅敏;一種基于高速微控制器的新型便攜式多道分析器[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2005年05期

3 宋克柱;;基于FPGA的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2008年05期

4 肖無(wú)云;梁衛(wèi)平;邵建輝;王善強(qiáng);艾憲蕓;史志蘭;;基于FPGA的數(shù)字化核脈沖幅度分析器[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2008年06期

5 朱志甫;李學(xué)強(qiáng);瞿金輝;張雄杰;滿在剛;;X熒光光譜儀脈沖成形電路的設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年04期

6 馬飛;魏義祥;文向陽(yáng);;一種用于溴化鑭探測(cè)器的小型多道采集電路[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2009年05期

7 伍懷龍,劉素萍,劉曉亞,楊曉波;γ能譜解譜技術(shù)研究[J];核技術(shù);2005年06期

8 肖無(wú)云,魏義祥,艾憲蕓,敖奇;數(shù)字化多道脈沖幅度分析技術(shù)研究[J];核技術(shù);2005年10期

9 梁衛(wèi)平;胡穎睿;肖無(wú)云;李京倫;;數(shù)字化多道脈沖幅度分析器調(diào)理電路設(shè)計(jì)[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2012年04期

10 肖無(wú)云,魏義祥,艾憲蕓;數(shù)字化多道脈沖幅度分析中的梯形成形算法[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉永剛;γ能譜譜數(shù)據(jù)分解方法研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

，

本文編號(hào)：598411