一种盖格米勒计数器信号采集电路

摘要

本发明公开了一种盖格米勒计数器信号采集电路,在输出级增加了延时放电电路，可加快泄放GM管阴极电荷，缩短了GM管电路死时间。具体包括GM管取样电路与延时放电电路，GM管取样电路连接GM管G1阴极，GM管取样电路输出级连接延时放电电路后接入计数器，可加快泄放GM管阴极电荷，缩短GM管电路死时间。本发明提出的信号采集电路，输出信号宽度固定，由充电电阻R5、充电电容C1决定，针对不同的GM管进行死时间匹配；本发明在GM管过载时充放电过程会连续工作，输出固定频率信号，不会因过载出现计数率下降现象。

说明书

技术领域

本发明属于计数器信号采集电路技术领域，具体涉及一种盖格米勒计数器信号采集电路。

背景技术

目前放射性物质与射线装置广泛应用于生产、科研、医疗、生物、实验室等各个领域，作为放射性检测仪表，尤其是x、γ个人剂量(率)仪、x、γ巡检仪，是放射性工作人员以及辐射环境场所环境监测必须的测量设备。

盖格米勒计数器(Geiger-Müllercounter，简称GM管)是放射性测量仪表应该最为广泛的探测器件，具有体积小、性能可靠、采集电路简单、性价比高等特点。但GM管死时间较长，极易产生堆积、阻塞，使得GM管测量剂量率线性变差，剂量率超过一定水平是甚至出现示值下降。

现有GM管信号采集电路大都采用图1所示电路，通过C1获取GM管导通时的交流信号。该电路不能对部分重叠脉冲进行有效区分，造成系统死时间变长，在GM管过载时，会出现计数下降现象。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种盖格米勒计数器信号采集电路，具体采用以下的技术方案：

一种盖格米勒计数器信号采集电路，包括GM管取样电路与延时放电电路，其中所述GM 管取样电路连接GM管G1阴极，所述GM管取样电路输出级连接延时放电电路后接入计数器，可加快泄放GM管阴极电荷，缩短GM管电路死时间。

进一步地，所述GM管G1连接有阳极限流电阻R1。

进一步地，GM管取样电路包括取样电阻R2、第一开关管Q1和上拉电阻R3，所述GM管G 1阴极通过取样电阻R2与第一开关管Q1基极相连；所述第一开关管Q1集电极分别连接上拉电阻R3、计数器Ct和延时放电电路，所述第一开关管Q1发射极接地。

进一步地，所述延时放电电路包括限流电阻R4、第二开关管Q2、充电电阻R5、充电电容C1、电容放电电阻R6、栅极保护电阻R7、第三开关管Q3和第四开关管Q4，所述第一开关管Q1集电极与第二开关管Q2基极之间连接有限流电阻R4，所述第二开关管Q2发射极连接电源，所述第二开关管Q2集电极通过充电电阻R5对充电电容C1进行充电，所述充电电容C 1连接至第四开关管Q4基极，所述充电电容C1另一端接地，所述第三开关管Q3栅极通过栅极保护电阻R7连接到第一开关管Q1集电极,所述第三开关管Q3漏极通过电容放电电阻和充电电容相连，所述第三开关管Q3源极接地，所述第四开关管Q4集电极与GM管G1阴极连接，所述第四开关管Q4发射极接地。当γ射线进入到GM管G1时，GM管G1内气体被电离，并引起雪崩放电，电荷通过GM管取样电阻R2流入第一开关管Q1基极，第一开关管Q1导通,第一开关管Q1集电极降到零电位，第二开关管Q2导通，第三开关管Q3截止，第二开关管Q2通过充电电阻R5对充电电容C1充电，当充电电容C1上电压升到第四开关管Q4导通电压时，第四开关管Q4导通,GM管G1阴极电荷通过第四开关管Q4快速放电，第一开关管Q1基极电压降到零电位，第一开关管Q1截止，集电极回到高电平，第二开关管Q2截止，停止对充电电容C1充电，第三开关管Q3导通，第四开关管Q4截止,充电电容C1通过电容放电电阻R6 从第三开关管Q3放电到零电位，等待下一次伽玛射线进入GM管G1，引起雪崩放电。

本发明的有益效果为：

本发明提出的信号采集电路，在输出级增加了延时放电电路，可加快泄放GM管阴极电荷，缩短了GM管电路死时间，管死时间仅为常规电路三分之一，仪器测量上限可以提高3倍以上。

本发明输出信号宽度由充电电阻R5、充电电容C1决定，由于不同型号GM管死时间不一样，电路通过调整R5、C4设置不同时间，实现对GM管进行死时间匹配。

本发明在GM管过载时充放电过程会连续工作，输出固定频率信号，不会因过载出现计数率下降现象。

本发明方法简单，能够很好的被设计者掌握并应用到实际设计中。

附图说明

图1所示为常规GM管信号采集电路；

图2所示为本发明实施例1电路图；

附图标记：GM管G1、阳极限流电阻R1、取样电阻R2、上拉电阻R3、限流电阻R4、充电电阻R5、电容放电电阻R6、栅极保护电阻R7、充电电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q 2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、计数器Ct。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

实施例1

一种盖格米勒计数器信号采集电路，用分立电路实现，即利用分立无源器件制作在电路板上来实现GM计数器信号采集电路设计，信号输出宽度固定、可调，并能实现GM管死时间匹配设计，包括GM管取样电路与延时放电电路，其中所述GM管取样电路连接GM管G1阴极，所述GM管取样电路输出级连接延时放电电路后接入计数器，可加快泄放GM管阴极电荷，缩短GM管电路死时间。

具体地，所述GM管G1阳极连接有阳极限流电阻R1。所述GM管取样电路包括取样电阻R 2、第一开关管Q1和上拉电阻R3，所述GM管G1阴极通过取样电阻R2与第一开关管Q1基极相连；所述第一开关管Q1集电极分别连接上拉电阻R3、计数器Ct和延时放电电路，所述第一开关管Q1发射极接地，所述上拉电阻R3另一端接电源。

具体地，所述延时放电电路包括限流电阻R4、第二开关管Q2、充电电阻R5、充电电容C 1、电容放电电阻R6、栅极保护电阻R7、第三开关管Q3和第四开关管Q4，所述第一开关管Q 1集电极与第二开关管Q2基极之间连接有限流电阻R4，所述第二开关管Q2发射极连接电源，所述第二开关管Q2集电极通过充电电阻R5对充电电容C1进行充电，所述充电电容C1连接至第四开关管Q4基极，所述充电电容C1另一端接地，所述第三开关管Q3栅极通过栅极保护电阻R7连接到第一开关管Q1集电极,所述第三开关管Q3漏极通过电容放电电阻和充电电容相连，所述第三开关管Q3源极接地，所述第四开关管Q4集电极与GM管G1阴极连接，所述第四开关管Q4发射极接地。当γ射线进入到GM管G1时，GM管G1内气体被电离，并引起雪崩放电，电荷通过GM管取样电阻R2流入第一开关管Q1基极，第一开关管Q1导通,第一开关管Q1集电极降到零电位，第二开关管Q2导通，第三开关管Q3截止，第二开关管Q2通过充电电阻R5对充电电容C1充电，当充电电容C1上电压升到第四开关管Q4导通电压时，第四开关管Q4导通,GM管G1阴极电荷通过第四开关管Q4快速放电，第一开关管Q1基极电压降到零电位，第一开关管Q1截止，集电极回到高电平，第二开关管Q2截止，停止对充电电容 C1充电，第三开关管Q3导通，第四开关管Q4截止,充电电容C1通过电容放电电阻R6从第三开关管Q3放电到零电位，等待下一次伽玛射线进入GM管G1，引起雪崩放电。当GM管G1 出现过载时,GM管G1会有持续的电流从阳极A流向阴极K，第四开关管Q4会间隙导通、截止，第一开关管Q1集电极会输出连续的方波脉冲信号。

本实施例采用J302GM计数管具体测试数据如表一：

经上表一可知：相同型号GM管，采用本专利电路，总体死时间仅为常规电路三分之一，仪器测量上限可以提高3倍以上。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。