《常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成都理工大学硕士学位论文常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现姓名：李丹申请学位级别：硕士专业：核资源与核勘查工程指导教师：方方20100501I常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现 常压空气网栅脉冲电离室型测氡仪的设计与实现 作者简介：李丹，女，1980 年 11 月生，师从成都理工大学方方教授，2010年 6 月毕业于成都理工大学核资源与核勘查工程专业，获得工学硕士学位。 摘 要 摘 要 随着环境污染日益严重以及人们环境保护意识增强, 人们更加重视自己的生活环境质量, 特别是室内空气质量。 从放射性卫生角度看, 氡及其衰变子体广泛存在于人们的生活空间, 当人体长期处于含氡的环境中
2、, 吸入氡气含量高的空气或饮用含氡量高的水体,易于导致癌症的发生。因此, 空气氡监测成为世界各国科学界、媒体的热门话题。科学地综合分析居民生活环境中氡对人体健康的潜在危害, 查明人们生活空间内氡的来源, 进而提出有效可行的防护措施, 对提高人们生活质量和改善人们生活环境具有重要实际价值。 氡 （Rn） 是由镭衰变产生的自然界中唯一的天然放射性惰性气体， 无色无味，主要存在于大部分泥土及岩石中（尤其是花岗岩）的镭放射分解时。氡气是一种天然放射性有害气体,人们呼吸时,氡气及其子体随气流进入人体,氡子体是固态,当人吸入后,氡子体不断沉积在呼吸道表面,在局部区域内不断积累,对人体组织形成长期内照射。这
3、种危害在室内及地下场所更为严重,地下住所氡浓度比地面居室高出许多,大约在 40 倍左右。 为了减小和控制氡对人体的危害性,科学准确地测量空气中氡浓度就成为环境氡气监测的重要措施。生活环境中氡的测量是一个涉及核科学、地球科学、环境科学等多科领域的复杂问题， 同时与核技术、 电子技术及计算机技术密切相关。低功耗、简便易维护、通用性强、使用方便、性能价格比高、更加人性化操作的测氡设备是今后发展的必然趋势。 本文介绍一种可以监测环境空气中氡及其子体浓度的网栅脉冲电离室型测氡仪，具有测量灵敏度高，测量精度和稳定性好等特点。该测氡仪可广泛应用于环境空气中氡水平的监测，建筑物内部和居民住房内部的氡污染的调查
4、。仪器采用实用新型的常压空气网栅脉冲电离室，电离室与外界相通，环境中的氡气可直接自由扩散到高压腔，在定向电场的作用下，收集电极收集到带电粒子后产生脉冲信号，脉冲信号输送到微处理器系统进行计数处理、存储和显示，根据需要，可以通过 USB 接口把测量数据上传到计算机显示和分析处理。 仪器采用圆柱形常压空气网栅脉冲电离室型探测器，形状尺寸设计合理，具有良好的测量探测效率和灵敏体积； 信号放大甄别电路的前置放大电路采用高阻成都理工大学硕士学位论文 II抗低噪声场效应管放大器 OPA604 集成芯片，取代常用的场效应管放大，有效提高电路稳定性及抗干扰能力；测氡仪微控制系统芯片选用 Cypress 公司推
5、出的CY68013A 芯片，微控制器系统实现对实时时钟、液晶显示与按键以及程序和数据存储器的设置和控制操作；时钟方面选用美国 DALLAS 公司推出的实时时钟芯片 DS1302 芯片，该芯片为一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒自动计时，从而实现在保存测量数据同时可以保存准确的测量时间信息；在人机交互方面，选用液晶型号为 JD12232 作为显示黄底黑字的显示类型，设计简洁的 4 个按键，分别是菜单、向上、向下、确定，实现简单便捷的人性化人机对话；数据存储器选用 CAT24WC256 芯片，该芯片为256K 位串行 CMOS 结构的 E2PROM，
6、内部含有 32768 个字节，每字节为 8 位低功耗的数据存储芯片，根据存储数据结构大小计算，可以达到存储 3000 组测量数据容量；电源芯片选用高效率的开关电源为系统提供需要的工作电源，满足仪器低功耗的要求；针对目前大多数计算机都没有配置 RS-232C 串行接口，根据系统需要选择 USB 接口来与计算机进行数据传输，而微控制系统芯片 CY68013A 芯片最主要优势就是集成了 USB 接口， 实现通过 USB 接口与计算机进行测量数据传输功能；在应用软件程序方面，采用 Visual C+ 6.0 面向对象语言及 MFC 开发出数据传输应用软件，软件界面简洁，实现了传输测量数据和删除测量数据
7、功能。 经过一年多的研究与实验验证工作，主要有以下创新性的研究成果： （1）探测器的选择上，采用常压空气网栅脉冲电离室型探测器，电离室呈圆柱形网栅结构，环境中的氡气可直接自由扩散到高压腔内，具有明确的灵敏体积和良好的探测效率； （2）信号放大甄别电路，前置信号放大电路采用高阻抗低噪声场效应管放大器 OPA604 集成芯片，取代常用的场效应管放大，满足前置放大高输入阻抗要求，有效提高电路稳定性及抗干扰能力； （3） 数据存储器选用 CAT24WC256 芯片，该芯片为 256K 位串行 CMOS E2PROM，内部含有 32768 个字节，自行定义设计测量数据结构，根据存储测量数据结构大小计算，
8、可以存储高达 3000 组测量数据容量； （4）针对目前大多数计算机都没有配置 RS-232C 串行接口，根据系统需要选择 USB 接口来与计算机进行数据传输， 实现通过 USB 接口与计算机进行测量数据传输功能，并开发出相应的数据传输应用软件。 关键词：网栅脉冲电离室 信号甄别 微处理器 USB接口 ABSTRACT IIIDesign and Implementation of Emanometer Based on Air Mesh Grid Pulse Ionization Chamber at Normal Atmosphere Introduction of the author:
9、 Lidan, female, was born in November, 1980 whose tutor was Professor Fangfang . He graduated from Chengdu University of Technology in Nuclear Resources and Nuclear Exploration Engineering major and was granted the Master Degree in June, 2010. Abstract With the increasingly serious environmental poll
10、ution and increase peoples awareness of environmental protection, people pay more attention to the quality of their living environment, particularly indoor air quality. From the health point of the radioactive ,radon and its decay daughter widespread in peoples living space.When people is long in th
11、e environment with radon, both inhalating air with high radon and drinking water containing high level of radon easily lead to cancer place. Therefore, the air radon monitor in the world scientific community and media is hot topic. Scientificly comprehensive analysis of living environment, radon pot
12、ential hazards to human health, to identify people living space radon source, and come up with effective and feasible protective measures, are of great pratical value for improving the quality of peoples lives and peoples living environment. Radon (Rn) generated by the natural decay of radium is onl
13、y natural radioactive inert gas, colorless and tasteless,exist mainly in most of the soil and rocks (especially granite) .Radiation decomposition will produce radon gas. It is a naturally occurring radioactive gas harmful to peoples health.When people breath, radon and its progeny with the air enter
14、 the body.When people inhaled it , the radon daughters deposited on the airway surface constantly, in the local area accumulation of human tissue formation over the long term exposure. Such hazards in indoor and underground areas is even more serious, underground home radon concentrations much highe
15、r than the ground-room is about 40 times. In order to reduce and control the dangers of radon on the human body, scientific and accurate measurement of radon concentration in the environment has become an important measure of radon gas monitoring. Measurement of radon in the living environment is a
16、complicated issues ,being related to nuclear science, earth science, environmental science and many other subjects .Furthermore it is related closely to 成都理工大学硕士学位论文 IVnuclear technology, electronic technology and computer technology . Low power consumption, simple and easy to maintain, versatile, easy to use, high cost performance, more humane operation of radon devices is the inevitable trend of future development. This thesis describes a grid pulse ionization chamber-type r
