摘 要

高能射线能穿透细胞、破坏DNA甚至诱发某些癌细胞，对人体有很大的伤害，随着我国核电站和核能应用的高速发展，辐射给环境带来了严峻挑战。通过监测环境中的射线剂量值可以预防辐射对我们造成伤害。因此，本文从辐射基本原理入手，分析了几种不同检测器的优缺点。

G-M计数管的灵敏度和稳定性高、使用方便、成本低，但是正常工作的温度范围小。

闪烁检测器的探测效率高，对环境的适应性强，但是工艺要求和成本比较高。

半导体检测器体积小，能量分辨率比较高但是受环境影响比较大，对γ的识别性不高。

G-M计数管与其他的检测器相比，具有低成本、高灵敏度和高稳定性等优点。虽然温度范围小，但是这个温度范围包括了室内正常的温度范围，所以最终选择G-M计数管作为信号检测器。51单片机与其他的单片机相比，具有发展历史长、成本低廉、市面上教材全并且错误少的优点，所以把它作为核心控制器。综合操作性、稳定性、成本以及灵敏度等因素，最终基于G-M计数管和51单片机，采用脉冲计数的方法，运用keil 5和LabVIEW 2015软件来编程，根据工业γ射线防护标准来放置剂量仪，完成了室内辐射剂量监测报警系统。与一般的剂量仪相比，它的优点就是可以多点监测，灵敏度和稳定性高、轻便可靠、可持续工作时间长（可24小时不间断）以及实时显示剂量值并存储在电脑上方便历史查询。

关键词：辐射剂量；G-M计数管；辐射防护

Abstract

High energy rays can penetrate cells, destroy DNA and even induce some cancer cells, are extremely harmful for human body.With the rapid development of nuclear power plants and nuclear energy applications in China, radiation has brought serious challenges to the environment.By monitoring the radiation dose in the environment, it is possible to prevent radiation from harming us.Therefore, this paper analyzes the advantages and disadvantages of several different detectors from the basic principle of radiation.

G-M count tube has high sensitivity and stability, is easy to use, low cost but the normal working temperature range is small.

Scintillation detector has high detection efficiency and adaptability to the environment, but the process requirements and cost are high.

Semiconductor detector is small in size and high in energy resolution, but it is greatly affected by environment and has low recognition to gamma.

The G-M counter has the advantages of low cost, high sensitivity and stability compared with other detectors. Although the temperature range is small but the temperature range includes the normal temperature range in the room, the G-M counter is finally selected as the signal detector.Compared with other single-chip microcomputer, the 51 single-chip microcomputer has the advantages of long history, low cost, complete teaching material and little error in the market, so it is used as the core controller.Comprehensive operation, stability, cost, sensitivity and other factors, based on the G-M counter and 51 single-chip, using pulse counting method, using keil 5 and LabVIEW 2015 software programming, to place the instrument according to the standard of industrial protective dose of gamma rays, the indoor radiation does monitoring alarm systemhas been completed.Compared with the general dose instrument, it has the advantage of being able to do more monitoring, sensitivity and high stability, convenient and reliable, sustainable long working hours (24 hours) and real-time display and storage convenient dose values in the computer history inquiry.

Key words: Radiation dose；G-M counters tube；Radiation protection

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题背景和意义 1

1.2国内外辐射监测研究现状 2

1.3研究的主要内容 3

2.1核辐射的基础理论知识 5

2.1.2 核辐射监测的基本原理 5

2.1.3 γ射线的距离防护及计算 6

2.2几种常见的检测器的介绍 7

2.2.1气体检测器 7

2.2.2 闪烁检测器 7

2.3方案设计及选择 8

2.3.1设计要求 8

2.3.2设计方案 8

2.3.3方案选择 9

第3章 硬件设计及模块介绍 11

3.1硬件电路总设计 11

3.2信号产生模块 11

3.3 电源模块 12

3.4信号处理模块 14

3.5中央控制模块 15

3.6本章小结 15

第4章 软件设计 16

4.1软件语言及平台介绍 16

4.2下位机编程 16

4.3上位机编程 18

4.3.1总程序 18

4.4本章小结 19

第5章 系统调试及计算 20

5.1电源模块及升压模块调试 20

5.2 信号处理模块调试 20

5.3中央控制模块调试 20

5.4 防护距离计算 21

第6章 总结与展望 22

6.1 总结 22

6.2展望 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1课题背景和意义

随着核技术的不断发展，它已广泛应用在医学、能源、科研及安全安检等领域，尤其是能源危机的加重加快了我国对核事业的投入和发展力度^[1]。核的使用，带来了科技的巨大进步和超高的经济利益，也带来了一系列安全问题。长期接受大量辐射，会使人恶心、头晕，严重时会破坏人体器官和系统，产生各种疾病甚至于出现不能根治的癌症，所以一旦发生核泄漏或者核辐射超标但是没有检测出来的情况，会给人们的生产生活带来极大地危害。

安全使用核能能带来极大好处。工业革命带给人类进步，也带来了严重的环境问题，人类大量不合理使用煤炭、石油，导致了全球气候变暖以及雾霾、酸雨等各种威胁人类生存的环境问题^[2]。随着人类对核的认识的加深，发现用核能代替煤炭石油等能源，不但可以减少环境污染，而且还可以解决能源危机的问题。1954年，世界第一座核电站在苏联建立，人类开始进入核电时代^[3]。紧接着各国也加快了核电事业的发展，大力建造核电站，就中国而言，到2007年底，中国已投入使用的核电机组有34台，预计到2020年，中国将会有60座核电站。核的好处还体现在医疗方面，医生可以通过高能射线来杀死癌细胞，治疗癌症也就是我们常说的放疗；也体现在海关安检方面，检查员可以通过X光安检仪来认定行李中是否有危险物品（刀具、走私物品）来放行，还有各种方面也有受益，在这我就不一一赘述了。