Секция 4: Приборы и методы радиационного контроля
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики
Особенности программ ного обеспечения измерителя мощности дозы и дифференциальных отоков гамм а-излучения
Аркадьев В.Б., к.т.н. Голубева О.А., к.т.н. Ильин А.С., Лапин О.Е.
ЦНИИ РТК, Санкт-Петербург
Устройство для измерения мощности дозы и дифференциальных потоков гамма-излучения
[1] содержит 24 чувствительных элемента (счетчика), расположенных вокруг цилиндра из
вольфрамового сплава. Цилиндр создает тень потока гамма-квантов за счет высокой степени
поглощения гамма-излучения вольфрамом. Счетчики, оказавшиеся в тени, имеют заниженный
счет по сравнению с счетчиками, оказавшимися со стороны источника гамма-излучения. Тем
самым обеспечивается дифференциация потоков.
Программное обеспечение обеспечивает вычисление мощности дозы, диаграммы углового
распределения излучения и угол направления на источник излучения на основе предварительно
измеренной диаграммы направленности. Вычисление угла направления на источник выполнятся
простым циклическим перебором вариантов и вычислением значений функции правдоподобия,
среди которых выбирается максимум. Сначала выполняется поиск крупными шагами угла (15
градусов), затем уточнение мелкими шагами (1 градус и 0.1 градуса).
При этом требуется оценка уровней сигнала и фона. Она выполняется на основе суммы 17
счетчиков, оказавшихся в облученной стороне, и 5 счетчиков, оказавшихся в теневой стороне. Если
источник отсутствует, 5 счетчиков, накопивших минимум, на следующем интервале времени по
причине статистического разброса могут оказаться на противоположной стороне. Чтобы отличать
случаи статистического разброса от реально возникшей неравномерности излучения, программа
после каждого интервала времени измерений значений счетчиков выполняет сглаживание
значений уровней сигнала и фона по формулам:
Si+1 = Si * ( 1 – d / 360 ) + Zi * d / 360
Zi+1 = Zi * ( 1 – d / 360 ) + Si * d / 360
Здесь обозначено:
S – уровень сигнала на облученной стороне;
Z – уровень фона на теневой стороне;
d – абсолютная величина разности углов направлений на пятерки счетчиков, показывающих
минимум излучения на i-ом и (i+1)-ом шагах.
По этим формулам, если угловое смещение равно нулю, сигнал остается сигналом и фон
остается фоном, а если смещение равно 180 градусов, то сигналу и фону одинаково устанавливается
их среднее значение.
В режиме «движение со скоростью 30 км/ч» измерения выполняются по принципу скользящего
среднего (“временного движка” длительностью 32 секунды) с периодом обновления 2 секунды.
В режиме «стоим на месте» выполняется экспозиционное накопление, обеспечивающее
возможность точнее вычислить направление на обнаруженный источник, возможность обнаружить
слабый источник или неравномерность фона. Индикация обновляется с периодом 20 секунд.
Использование счетчиков, оказавшихся в теневой стороне, даёт завышенный результат
вычисления фона. Для режима «стоим» это приемлемо, а для режима «движение» этот способ,
применяемый в алгоритме обнаружения источника, неизбежно теряет в чувствительности.
Сопоставление сигнала с предварительно измеренным фоном является более чувствительным.
Поэтому в режиме «движение» всегда предварительно выполняется накопление фона
в течение одной минуты. Обнаружение источника производится на основе сопоставления
суммарного сигнала по всем счетчикам с исходным фоном, а сопоставление свет/тень как
критерий обнаружения источника является вспомогательным на тот случай, если пользователь-
оператор измерит исходный фон в загрязненной зоне и при этом окажется поблизости от гамма-
источника.
Пользователю предоставлена возможность наблюдать уровень исходного фона количественно
и меткой на шкале текущего уровня излучения. Если пользователь переместился в зону с более
низким уровнем, то необходимо заново накопить фон, иначе работа будет продолжаться с
пониженной чувствительностью обнаружения.
V INTERNATIONAL NUCLEAR FORUM September 27 – October 1, 2010 323
СЕКЦИЯ IV
Чередование или рестарт режимов «движение» и «стоим на месте» осуществляется нажатием
кнопок «пуск» и «стоп». При наличии возможности опроса датчиков состояния двигателя
транспортного средства будет реализовано чередование этих режимов автоматически.
Таким образом, программное обеспечение измерителя мощности дозы и дифференциальных
потоков гамма-излучения разработано с максимальным учетом возможностей аппаратуры и
требований со стороны пользователей.
Литература
1 А.Н. Власенко, В.П. Демченков, О.Е. Лапин, В.А. Лопота, К.П. Никуленков, Е.А. Шелепков, В.И.
Юдин “Устройство для измерения потоков фотонного излучения”. Патент РФ на изобретение №
2299450 от 20.05.2007.