×
20.02.2019
219.016.c1ac

МАЛОГАБАРИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства визуализации источников гамма-излучения. Устройство содержит кодирующую маску, матрицу детекторов, видеокамеру и блок электроники, микроЭВМ, дисплей и пульт управления. Матрица детекторов выполнена в виде набора идентичных линеек, на которых в качестве чувствительных элементов установлены счетчики Гейгера-Мюллера СБМ21 по равному количеству счетчиков в каждой линейке. Блок электроники содержит блок контроллеров, преобразователь высоковольтный, блок аккумуляторов, модуль согласования, связанные общей информационной внутрисистемной CAN-магистралью. Матрица детекторов связана с блоком контроллеров, состоящим из набора идентичных контроллеров, каждый контроллер связан с соответствующей линейкой матрицы. Вход блока контроллера подключен к выходу преобразователя высоковольтного, а его выход - на CAN-магистраль, входы преобразователя высоковольтного связаны с выходом блока аккумуляторов и с выходом пульта управления, выход видеокамеры и вход дисплея через модуль согласования связаны с микроЭВМ, причем все модули устройства размещены в одном корпусе. Технический результат - расширение диапазона измерений. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства визуализации источников гамма-излучения.

Известно устройство «Портативный прибор для получения рентгеновских- и гамма-изображений с кодирующей маской» [«Nuclear Instruments and Methods in Physics Research» A, 422 (1999), 729-734], содержащее детектирующий блок, блок электроники и видеокамеру. Детектирующий блок помещен в защитный корпус и содержит кодирующую маску, сцинтилляционный детектор CsI(Tl), ПЗС-матрицу и два последовательно соединенных усилителя изображения. Блок электроники, который содержит электронные узлы ПЗС-матрицы, видеокамеры, высоковольтный источник питания для усилителей изображения и интерфейс для связи с компьютером, размещен во внутренней части вспомогательного отделения детектирующего блока.

Известно «Устройство для определения положения радиоактивных источников в реальном времени» [патент РФ №2166777], содержащее камеру с защитным экраном, оптический затвор, кодирующую маску, ПЗС-матрицу, пульт дистанционного управления оптическим затвором, блок ввода изображений с ПЗС-матрицы, блок суммирования кадров, блок декодирования и блок цифровой обработки и визуализации изображений, в роли которого выступает персональный компьютер.

Данные устройства относятся к классу портативных приборов (pocket type), основными недостатками которых является наличие дополнительного оборудования для размещения - треноги с поворотным механизмом, необходимость питания от сети, а также применение персонального компьютера для обработки и отображения информации об источниках гамма-излучения. Эти особенности делают затруднительным применение приборов такого класса в труднодоступных местах при ликвидации последствий различных радиационных аварий или при оперативном поиске источников гамма-излучения.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Прибор для получения гамма-изображений» [WO №9609560 (А1)], состоящий из детектирующего блока, содержащего кодирующую маску, матрицу детекторов и блок электроники, помещенных в корпус для защиты от гамма-излучения, а также видеокамеры, треноги с поворотным механизмом и персонального компьютера. Блок электроники содержит предусилители, мультиплексор, цифровой преобразователь, фрейм-граббер и контроллер шагового двигателя. Детектирующий блок устанавливается на треногу с поворотным механизмом, который обеспечивает вращение блока в горизонтальной плоскости в течение времени экспозиции, с целью увеличения зоны зрения устройства. Вращение производится вокруг вертикальной оси, проходящей через кодирующую маску и центр линзы объектива видеокамеры, и осуществляется при помощи шагового двигателя, работа которого управляется по кабелю персональным компьютером через контроллер шагового двигателя. Видеокамера связана с фрейм-граббером, который записывает видеоизображение исследуемого участка местности по запросу от компьютера. Матрица детекторов представляет собой массив из 15×4 элементов, причем каждый элемент представляет собой сборку сцинтилляционного детектора CsI(Tl) размерами 1 см×1 см×2 см и фотодиода. Элементы массива связаны с предусилителями, которые, в свою очередь, связаны мультиплексором с аналогово-цифровым преобразователем, который переводит сигналы о зарегистрированных гамма-квантах в цифровую форму для передачи по кабелю в компьютер для декодирования и восстановления изображений источников излучения. Восстановленное изображение источников излучения накладывается на видеоизображение и отображается на дисплее персонального компьютера.

Недостатками данного устройства являются необходимость обработки получаемых данных на персональном компьютере и относительно большие габариты и масса (25 килограмм), которые требуют наличия дополнительного оборудования для его размещения и работы. Это создает неудобство при эксплуатации устройства и затрудняет его использование в труднодоступных местах.

Задачей изобретения является создание автономного малогабаритного устройства класса носимых приборов (hand-held type), не требующего внешних источников питания, оборудования для размещения и дополнительных вычислительных устройств.

Предложено малогабаритное устройство для визуализации источников гамма-излучения. Оно содержит корпус, кодирующую маску, матрицу детекторов, видеокамеру, блок электроники, микроЭВМ, дисплей и пульт управления. Матрица детекторов выполнена в виде набора идентичных линеек, на которых в качестве чувствительных элементов установлены счетчики Гейгера-Мюллера СБМ21 по равному количеству счетчиков в каждой линейке. Блок электроники содержит блок контроллеров, преобразователь высоковольтный, блок аккумуляторов и модуль согласования, связанные общей информационной внутрисистемной CAN-магистралью. Матрица детекторов связана с блоком контроллеров, состоящим из набора идентичных контроллеров, количество которых равно количеству линеек матрицы, и каждый контроллер связан с соответствующей линейкой матрицы. Вход блока контроллера подключен к выходу преобразователя высоковольтного, а его выход - на CAN-магистраль, входы преобразователя высоковольтного связаны с выходом блока аккумуляторов и с выходом пульта управления, выход видеокамеры и вход дисплея через модуль согласования связаны с микроЭВМ, причем все модули устройства размещены в одном корпусе.

Устройство может дополнительно содержать модуль Wi-Fi для беспроводной передачи данных на удаленный пульт управления.

Для облегчения массы устройства корпус может быть изготовлен из алюминиевого сплава. Для уменьшения влияния фонового излучения корпус может быть изготовлен или содержать дополнительную защиту из материала, ослабляющего гамма-излучение - с большим зарядовым числом Z (например, свинец или вольфрам).

Использование малогабаритных счетчиков, микроЭВМ, дисплея, пульта управления и блока электроники и их внутренней компоновки в одном корпусе позволило создать автономное малогабаритное устройство класса носимых приборов (hand-held type), не требующего внешних источников питания, оборудования для размещения и дополнительных вычислительных устройств. Таким образом, совокупность отличительных признаков является необходимым и достаточным условием для выполнения поставленной задачи.

Предложено устройство (см. чертеж), содержащее корпус 2, кодирующую маску 3, матрицу детекторов 4, блок контроллеров 5, микроЭВМ 6, видеокамеру 7, дисплей 8, пульт управления 9, преобразователь высоковольтный 10, блок аккумуляторов 11 и модуль согласования 12. Кодирующая маска 3 имеет прямоугольную форму, состоит из прозрачных и не прозрачных для гамма-излучения элементов, расположенных в определенном порядке, и установлена в передней стенке корпуса 2. Матрица детекторов 4 расположена внутри корпуса 2 напротив кодирующей маски 3, причем центральная ось матрицы 4 совпадает с центральной осью маски 3. Матрица детекторов 4 имеет прямоугольную форму и представляет собой набор идентичных линеек, на которых в качестве элементов, чувствительных к гамма-излучению, установлены счетчики Гейгера-Мюллера СБМ21 по равному количеству счетчиков в каждой линейке. Матрица детекторов 4 связана с блоком контроллеров 5, который содержит набор идентичных контроллеров, количество которых равно количеству линеек матрицы, и каждый контроллер связан с соответствующей линейкой матрицы. Вход блока контроллеров 5 подключен к выходу преобразователя высоковольтного 10. Выход блока контроллеров 5 подключен на внутрисистемную CAN-магистраль, к которой также подключены микроЭВМ 6 и преобразователь высоковольтный 10. Входы преобразователя высоковольтного 10 связаны с выходом блока аккумуляторов 11 и с выходом пульта управления 9. Модуль согласования 12 служит для организации электрических связей между микроЭВМ 6, видеокамерой 7, дисплеем 8, пультом управления 9 и преобразователем высоковольтным 10.

Устройство работает следующим образом.

Потоки гамма-квантов от радиоактивных источников 1, проходящие через кодирующую маску 3, состоящую из прозрачных и не прозрачных для гамма-излучения элементов, образовывают, в зависимости от направления прихода гамма-излучения, суперпозицию уникальных пространственных распределений тени маски в плоскости матрицы детекторов. Такая суперпозиция теней кодирующей маски 3 регистрируется на счетчиках детекторной матрицы 4 в виде электрических сигналов. Питание счетчиков обеспечивается через блок контроллеров 5 преобразователем высоковольтным 10, который преобразовывает входное напряжение 12 В в напряжение 400 В. Блок контроллеров 5 имеет возможность варьировать длительность и периодичность следования импульсов электропитания счетчиков в зависимости от интенсивности потока регистрируемого гамма-излучения, что дает возможность расширить верхнюю границу диапазона устройства по мощности дозы гамма-излучения до 1 Зв/ч (100 Р/ч). Электрические сигналы с выходов счетчиков детекторной матрицы 4 поступают в блок контроллеров 5, где происходит преобразование сигналов в цифровой формат и их передача по CAN-магистрали в микроЭВМ 6. В микроЭВМ 6 по алгоритму восстановления картины гамма-поля осуществляется декодирование информации, полученной со счетчиков детекторной матрицы 4, и формируется изображение источников гамма-излучения. Одновременно с регистрацией гамма-излучения в микроЭВМ 6 с видеокамеры 7 поступает видеоизображение исследуемого участка местности, которое совмещается с полученным изображением источников гамма-излучения. Совмещенное изображение от микроЭВМ 6 передается для отображения на дисплей 8, расположенный на корпусе 2. Управление работой устройства осуществляется при помощи пульта управления 9, подключаемого к преобразователю высоковольтному 10 и представляющего собой шильд-клавиатуру с набором функциональных кнопок, расположенную на корпусе 2. Питание модулей устройства осуществляется от блока аккумуляторов 11: через модуль согласования 12 для питания микроЭВМ 6, видеокамеры 7, дисплея 8 и через преобразователь высоковольтный 10 для питания счетчиков детекторной матрицы 4.

Предлагаемое устройство позволяет использовать его в носимом варианте (hand-held type), а использование аккумуляторов делает устройство энергонезависимым. Масса (не более 4 кг) и габариты устройства (не более 215×120×125 мм) позволяют проводить измерения без дополнительного оборудования в полевых условиях и труднодоступных местах.

Дополнительным преимуществом использования счетчиков Гейгера-Мюллера в детекторной матрице является возможность применение импульсной схемы питания, которая позволит расширить верхнюю границу диапазона устройства по мощности дозы гамма-излучения до 1 Зв/ч (100 Р/ч), т.е. улучшить технические характеристики.

Малогабаритное устройство для визуализации источников гамма-излучения, содержащее корпус, кодирующую маску, матрицу детекторов, видеокамеру и блок электроники, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит микроЭВМ, дисплей и пульт управления, матрица детекторов выполнена в виде набора идентичных линеек, на которых в качестве чувствительных элементов установлены счетчики Гейгера-Мюллера СБМ21 по равному количеству счетчиков в каждой линейке, блок электроники содержит блок контроллеров, преобразователь высоковольтный, блок аккумуляторов, модуль согласования, подключенные к внутрисистемной CAN-магистрали, матрица детекторов связана с блоком контроллеров, состоящим из набора идентичных контроллеров, количество которых равно количеству линеек матрицы, и каждый контроллер связан с соответствующей линейкой матрицы, вход блока контроллера подключен к выходу преобразователя высоковольтного, а его выход - на CAN-магистраль, входы преобразователя высоковольтного связаны с выходом блока аккумуляторов и с выходом пульта управления, выход видеокамеры и вход дисплея через модуль согласования связаны с микроЭВМ, причем все модули устройства размещены в одном корпусе.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
09.06.2019
№219.017.7f41

Комбинированный плазмотрон

Изобретение относится к плазменной технике. Комбинированный плазмотрон содержит металлическую водоохлаждаемую камеру с продольными разрезами, которая изготовлена из металлической трубы с толщиной стенки 7-20 мм, в которой выполнены продольные каналы водоохлаждения, с внешней стороны герметично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002440701
Дата охранного документа: 20.01.2012
Показаны записи 1-10 из 10.
10.09.2014
№216.012.f192

Устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527664
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.05.2015
№216.013.4976

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550313
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.10.2015
№216.013.83c4

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565335
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.04.2016
№216.015.2e18

Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве носимого средства поиска источника гамма-излучения. Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579799
Дата охранного документа: 10.04.2016
25.08.2017
№217.015.bad8

Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения. Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов содержит замедлитель нейтронов, блок питания и два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615709
Дата охранного документа: 07.04.2017
20.02.2019
№219.016.be6d

Устройство для осуществления навигации робота в полях гамма-излучения

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства поиска и дистанционного определения координат источника гамма-излучения. Технический результат - повышение обнаружительной способности и точности дистанционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390799
Дата охранного документа: 27.05.2010
20.02.2019
№219.016.bf50

Устройство со сферической зоной обзора для поиска фотонных источников

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства поиска и определения направления на фотонный источник в телесном угле 4π стерадиан. Технический результат - увеличение зоны обзора устройства до полного телесного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386146
Дата охранного документа: 10.04.2010
20.02.2019
№219.016.c219

Способ поиска и определения координат источников гамма-излучения

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения дистанционно управляемых мобильных роботов. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения, заключающийся в регистрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471205
Дата охранного документа: 27.12.2012
11.03.2019
№219.016.d702

Устройство для измерения потоков фотонного излучения

Предложенное изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге для поиска гамма-источников. Целью изобретения является снижение массы устройства, его габаритов при сохранении обнаружительных и измерительных характеристик. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002299450
Дата охранного документа: 20.05.2007
02.10.2019
№219.017.cee9

Устройство с полусферической зоной обзора для поиска источников фотонного излучения

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве портативного средства поиска и определения направления на источник фотонного излучения по двум угловым координатам в телесном угле 2π стерадиан. Устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700365
Дата охранного документа: 16.09.2019
+ добавить свой РИД