祝宣淋，秦璇，黃仕葵，廖健巍，陸閱

(1.成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院,四川成都，610059；2.內(nèi)江師范學(xué)院范長江新聞學(xué)院，四川成都，641100)

0 前言

目前，國內(nèi)大多醫(yī)用同位素生產(chǎn)廠家均采用人工逐個(gè)貨包監(jiān)測(cè)，逐個(gè)開具輻射監(jiān)測(cè)報(bào)告的模式。在人工模式下，檢測(cè)工作量非常大，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的發(fā)貨效率，同時(shí)由于長時(shí)間人工近距離檢測(cè)，使得檢測(cè)人員的受照劑量大大增加，對(duì)檢測(cè)人員的健康有很大危害。針對(duì)這一局面，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一套醫(yī)用放射性同位素運(yùn)輸貨包輻射水平自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，解決醫(yī)用放射性同位素運(yùn)輸貨包輻射水平效率低、人員受照劑量大的問題，使得放射性同位素生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)輸貨包輻射檢測(cè)工作更高效、更安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

醫(yī)用放射性同位素運(yùn)輸貨包輻射水平自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由β 表面污染檢測(cè)模塊、γ 輻射劑量檢測(cè)模塊、掃碼槍、微控制器模塊、PC 機(jī)控制軟件、打印機(jī)組成，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

其中，β 表面污染檢測(cè)模塊與γ 輻射劑量檢測(cè)模塊主要是測(cè)量放射性同位素貨包的β 表面污染情況和γ 輻射劑量，測(cè)量的數(shù)據(jù)通過通信接口傳遞給微控制器。而掃描槍通過掃描獲得貨包上的條碼信息，掃描后將貨包信息傳遞給微控制器。微控制器是控制β 表面污染檢測(cè)模塊、γ 輻射劑量檢測(cè)模塊、掃碼槍三個(gè)部分的控制器，同時(shí)還要將這三部分采集的信息經(jīng)過簡(jiǎn)單處理傳遞給PC 機(jī)。PC 主要是對(duì)微控制器傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷貨包是否合格，并控制打印機(jī)打印輻射監(jiān)測(cè)報(bào)告。除此之外，PC 機(jī)還要能通過微控制器控制β 表面污染檢測(cè)模塊、γ 輻射劑量檢測(cè)模塊、掃碼槍三個(gè)部分能否工作，調(diào)節(jié)這三個(gè)模塊的參數(shù)。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 γ 輻射劑量檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)

γ 輻射劑量檢測(cè)模塊是測(cè)量貨包γ 輻射劑量的關(guān)鍵電路單元，其探測(cè)器采用耐輻照性能較強(qiáng)的圓柱形空氣等效塑料閃爍體[2]，配北京濱松光子技術(shù)有限公司的CR124 型光電倍增管。在γ 射線與閃爍體作用，最終由光電倍增管產(chǎn)生電流信號(hào)。由于電流信號(hào)較小，需要經(jīng)過電壓靈敏前置放大器[3]，將小電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。再將電壓信號(hào)經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換電路，就能使電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)，最后由微控制器來進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 γ 輻射劑量檢測(cè)模塊原理框圖

2.2 β 表面污染檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)

β 表面污染檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)貨包周圍表面污染的檢測(cè)，基于其屬于γ 輻射環(huán)境下的測(cè)量，因此其探測(cè)器采用高β/γ比[4]薄片狀塑料閃爍體，配北京濱松光子技術(shù)有限公司的CR135 型光電倍增管。在γ 射線與閃爍體作用，最終由光電倍增管產(chǎn)生電流信號(hào)。產(chǎn)生的電流信號(hào)較小，需要通過電荷靈敏前置放大器[5]，再將放大后的信號(hào)經(jīng)過甄別電路，最開始的電流信號(hào)就變成了脈沖信號(hào)，最后由微控制器來進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 β 表面污染檢測(cè)模塊原理框圖

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 微控制器程序設(shè)計(jì)

微控制器主要是起控制硬件電路和傳遞數(shù)據(jù)的作用。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，微控制器首先要控制掃描槍進(jìn)行掃描，再控制γ 輻射劑量檢測(cè)模塊、β 表面污染檢測(cè)模塊進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量過程中，微控制器需要將γ 輻射劑量檢測(cè)模塊、β 表面污染檢測(cè)模塊產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，再通過SPI 總線[6]通信傳遞給PC 機(jī)，其主程序流程圖如圖4 所示。

圖4 微控制器主程序框圖

3.2 PC 機(jī)程序設(shè)計(jì)

PC 機(jī)控制軟件只需要操作人員輸入待測(cè)貨包的數(shù)量和點(diǎn)擊開始測(cè)量，該軟件就能自動(dòng)控制微控制器進(jìn)行測(cè)量工作。每個(gè)貨包測(cè)量完成后，PC 機(jī)控制軟件會(huì)對(duì)微控制器上傳的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并最終打印在輻射監(jiān)測(cè)報(bào)告上，其主程序框圖如圖5 所示。

4 結(jié)束語

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)針對(duì)了國內(nèi)醫(yī)用放射性同位素輻射水平檢測(cè)的現(xiàn)狀和不足，通過集成成熟技術(shù)，預(yù)計(jì)可提高醫(yī)用同位素貨包的檢測(cè)效率、檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并降低檢測(cè)人員的受照劑量水平，對(duì)推動(dòng)國內(nèi)醫(yī)用放射性同位素產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用具有重要意義。

圖5 PC 機(jī)控制軟件主程序框圖