專利名稱：用來測量輻射的一種設(shè)備和一種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的輻射的一種設(shè)備和一種方法。
通過分析呼出的空氣試樣以確立一定物質(zhì)的濃度，能指示一定的狀態(tài)和疾病。一個(gè)例子是通過在呼出的CO2中測量在測量之前吞入的用作用于脲制品標(biāo)記的14C的濃度、檢測胃腸道中的幽門螺旋菌-胃潰瘍的一種良好指示-的方法。該濃度通過測量從14C發(fā)出的β-輻射確定。然而，由于來自14C的濃度是低能β-輻射，所以該方法當(dāng)今要求昂貴、耗時(shí)及笨重設(shè)備的使用。
用在分散健康保健中的簡單和便宜方法的提供仍然沒有適當(dāng)解決。因而，有對用來檢測低能輻射，特別是用在健康保健中，的方法和改進(jìn)設(shè)備的需要，該設(shè)備簡單、便宜、體積小，并且提供滿意的診斷精度。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種用來測量從試樣中的輻射物質(zhì)發(fā)出的低能輻射，特別是用來測量從14C標(biāo)記化合物發(fā)出的β-輻射，的方法，該方法快速、簡單并且提供滿意的精度。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于，提供一種用來測量從試樣中的輻射物質(zhì)發(fā)出的低能輻射的設(shè)備，該設(shè)備便宜、重量輕及尺寸小。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種為了對制造和服務(wù)有利而絕不包括運(yùn)動部分的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有在附屬權(quán)利要求書中定義的特征的一種方法、一種設(shè)備、和一種設(shè)備和試樣裝置的組合，實(shí)現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這里公開了一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的一種設(shè)備，該設(shè)備包括第一和第二輻射檢測器，用來測量所述輻射和背景輻射，所述第一和第二輻射檢測器基本上平行于其彼此在對準(zhǔn)位置中面對著的相應(yīng)活性表面、以允許平面配置的試樣裝置臨時(shí)插入在檢測器之間的測量空腔中的距離定位；外部屏蔽裝置，包圍著輻射檢測器，所述屏蔽裝置減小測量空腔中存在的背景輻射，所述屏蔽裝置裝有用來接收所述試樣裝置的一個(gè)開口；電子處理裝置，用來處理從輻射檢測器接收的衰減脈沖、由所述脈沖計(jì)算源于試樣的輻射及估計(jì)所述計(jì)算的結(jié)果；及用來記錄和／或顯示所述估計(jì)結(jié)果的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這里公開了一種上述設(shè)備和一種試樣裝置的組合，該試樣裝置具有平面配置且包括一個(gè)試樣載體和由所述試樣載體攜帶的輻射試樣物質(zhì)，所述輻射試樣物質(zhì)提供在所述試樣載體上，從而從所述試樣載體的兩個(gè)表面?zhèn)劝l(fā)出試樣輻射，當(dāng)試樣裝置已經(jīng)插入在所述設(shè)備中時(shí)，所述表面?zhèn)让鎸χ龅谝缓偷诙椛錂z測器。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這里公開了一種上述設(shè)備和一種試樣裝置的組合，該試樣裝置具有平面配置且包括一個(gè)試樣載體和由所述試樣載體攜帶的輻射試樣物質(zhì)，所述輻射試樣物質(zhì)提供在所述試樣載體上，從而基本上僅從所述試樣載體的一個(gè)表面?zhèn)劝l(fā)出試樣輻射，當(dāng)試樣裝置已經(jīng)插入在所述設(shè)備中時(shí)，所述一個(gè)表面?zhèn)让鎸χ龅谝惠椛錂z測器。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，這里公開了一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括步驟把一個(gè)試樣插入在兩個(gè)彼此面對著的對準(zhǔn)輻射檢測器之間的測量空腔中，從而所述試樣輻射僅到達(dá)所述輻射檢測器的一個(gè)第一檢測器；在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期期間，測量源于發(fā)生在相應(yīng)輻射檢測器中的電離事件的輸出脈沖的相應(yīng)數(shù)量；提供一個(gè)從來自所述第一檢測器的脈沖數(shù)量得到的第一輻射值、和一個(gè)從來自第二檢測器的脈沖數(shù)量得到的第二輻射值；
通過從所述第一值上減去一個(gè)背景輻射值提供一個(gè)試樣輻射值，其中所述背景輻射值基于在插入試樣之前借助于所述第二檢測器、以及所述第二輻射值得到的歷史背景輻射值；估計(jì)所述試樣輻射值，由此確定試樣中輻射物質(zhì)的量。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，這里公開了一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括步驟把一個(gè)試樣插入在兩個(gè)彼此面對著的對準(zhǔn)輻射檢測器之間的測量空腔中；在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期期間，測量源于發(fā)生在相應(yīng)輻射檢測器中的電離事件的輸出脈沖的相應(yīng)數(shù)量；提供一個(gè)從來自所述第一檢測器的脈沖數(shù)量得到的第一輻射值、和一個(gè)從來自第二檢測器的脈沖數(shù)量得到的第二輻射值；通過從所述第一和第二輻射值之和上減去一個(gè)背景輻射值提供一個(gè)試樣輻射值，其中所述背景輻射值基于在插入試樣之前得到的歷史背景輻射值；及估計(jì)所述試樣輻射值，由此確定試樣中輻射物質(zhì)的量。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，這里公開了一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括提供一個(gè)第一輻射檢測器和一個(gè)第二輻射檢測器，從而兩個(gè)輻射檢測器都基本測量相同的背景輻射；使用用來測量一個(gè)歷史背景輻射平均值的所述第二輻射檢測器；此后相對于所述輻射檢測器定位試樣，從而試樣輻射僅達(dá)到所述第一輻射檢測器；既測量來自所述第一輻射檢測器的輸出脈沖又測量來自所述第二輻射檢測器的輸出脈沖；及通過從來自所述第一輻射檢測器的輸出脈沖測量數(shù)量上減去基于所述歷史背景輻射平均值和來自所述第二輻射檢測器的輸出脈沖測量數(shù)量的相應(yīng)背景輻射值，計(jì)算試樣輻射值。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，這里公開了一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括提供一個(gè)第一輻射檢測器和一個(gè)第二輻射檢測器，從而兩個(gè)輻射檢測器都基本測量相同的背景輻射；使用用來測量一個(gè)歷史背景輻射平均值的所述輻射檢測器；此后相對于所述輻射檢測器定位試樣，從而試樣輻射僅達(dá)到兩個(gè)輻射檢測器；既測量來自所述第一輻射檢測器的輸出脈沖又測量來自所述第二輻射檢測器的輸出脈沖；及通過從來自所述檢測器的輸出脈沖測量數(shù)量上減去基于所述歷史背景輻射平均值的相應(yīng)背景輻射值，計(jì)算試樣輻射值。
因而，第一和第二輻射檢測器定位于在對準(zhǔn)位置中基本平行的測量空腔中，其相應(yīng)活性表面彼此面對著。檢測器適于使他們能夠測量從基本上具有平面配置、插入在測量空腔中的試樣裝置發(fā)出的輻射，試樣盡可能靠近檢測器定位且與其基本上平行，從而使散射最小，并且從試樣發(fā)出的基本上所有輻射能夠達(dá)到檢測器。其中檢測器與插入其之間的試樣裝置彼此面對著的這種配置，保證不發(fā)生通過其他檢測器屏蔽試樣輻射。
所述第一和第二輻射檢測器都能用來測量試樣輻射。這使得能夠檢測從平面配置試樣裝置兩側(cè)的輻射表面發(fā)出的輻射，并且增大測量的電離事件的數(shù)量。因而，能達(dá)到較高的診斷精度。在這種情況下，要從試樣測量結(jié)果減去的背景輻射構(gòu)成一個(gè)歷史背景輻射值，所述歷史值在試樣裝置每次插入測量空腔之前得到和更新。使用用來測量背景輻射的兩個(gè)輻射檢測器能得到該歷史值。
另外，第二輻射檢測器僅能用來測量背景輻射。這提供了電離事件的較低計(jì)數(shù)，而不是給出關(guān)于要減去的背景輻射的測量量的較高精度，這歸因于在測量空腔中存在的背景輻射量隨時(shí)間變化的事實(shí)。然而，已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從試樣輻射測量上減去背景時(shí)，如果與背景輻射相對應(yīng)的值是從在試樣輻射測量期間進(jìn)行的背景輻射測量的結(jié)果、和歷史背景輻射值計(jì)算的加權(quán)平均值，則能實(shí)現(xiàn)測量精度的相當(dāng)改進(jìn)，所述歷史值在在試樣裝置每次插入測量空腔之前得到和更新。
為了保證試樣輻射不由第二輻射檢測器測量，在第二檢測器布置成僅測量背景輻射的情況下，能提供有內(nèi)部屏蔽裝置。所述屏蔽裝置能是設(shè)備的一部分、試樣裝置的一部分或兩者。最好可拆除地安裝試樣輻射屏蔽(如果在試樣裝置中固有)，從而如果被污染，則能容易地更換它。為了得到在測量空腔中存在的背景輻射量的可靠值，重要的是第二檢測器的內(nèi)部屏蔽高效地防止來自試樣的輻射到達(dá)第二檢測器，同時(shí)防止盡可能少的背景輻射到達(dá)第二檢測器。因此，必須相對于測量的試樣輻射能量值和類型選擇內(nèi)部屏蔽的材料和厚度。
為了進(jìn)一步改進(jìn)關(guān)于在試樣輻射測量期間在測量空腔中存在的輻射的測量的精度，在第一和第二檢測器都測量試樣輻射的情況下，一個(gè)第三輻射檢測器能提供在測量空腔內(nèi)。這使得能夠在測量試樣輻射的同時(shí)測量背景輻射。所述第三檢測器能放置在所述第一或第二檢測后面，從試樣裝置看到，或者放置在盡可能靠近試樣的位置中。
當(dāng)測量試樣輻射或背景輻射時(shí)，能自動忽略重合脈沖，即同時(shí)碰到第一和第二輻射檢測器的輻射脈沖，因?yàn)橹睾厦}沖能以非常高的概率不源于試樣，這歸因于試樣輻射表面相對于第一和第二輻射檢測器的的取向和歸因于從試樣發(fā)出的電離事件的較小數(shù)量。這能通過不用、或單獨(dú)地登記在第一和第二輻射檢測器中在預(yù)定短時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的電離事件實(shí)現(xiàn)。
最好，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)試樣位置檢測器，該試樣位置檢測器用來檢測試樣是否在其正確位置，并且如果不在正確位置，則防止試樣輻射測量的開始。使用所述檢測器，以便保證盡可能多的試樣輻射由第一輻射檢測器捕獲。如果試樣不在正確位置中，則輻射的散射可能導(dǎo)致假的、低的電離事件的計(jì)數(shù)和輻射物質(zhì)量的虛假值。當(dāng)把設(shè)備用于診斷目的時(shí)，這可能又導(dǎo)致錯(cuò)誤診斷。
為了減少出現(xiàn)在測量空腔內(nèi)的背景輻射的量，所述空腔可以用高密度材料制成的外部屏蔽來提高信噪比，從而增大測量精度。
為了使試樣不污染測量空腔，試樣裝置能裝有對試樣物質(zhì)不可穿過但對于試樣輻射可穿過的試樣物質(zhì)罩蓋。這樣一種罩蓋能包括一些類型的薄膜。最好，罩蓋包括約1μm典型厚度的聚酯薄膜。
輻射檢測器將在如下描述中表示在水平位置中。然而，這不應(yīng)看作是本發(fā)明的限制，僅作為本發(fā)明的最佳實(shí)施例的表示。在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想幾個(gè)其他選擇例，如豎直地放置檢測器等。豎直地放置第一和第二檢測器，使試樣裝置豎直地放置在檢測器之間，將消除試樣物質(zhì)污染這些檢測器的危險(xiǎn)，因?yàn)檩椛湮镔|(zhì)不可能落到檢測器上。
考慮到用于輻射實(shí)際檢測的裝置，熟悉本技術(shù)的人員認(rèn)識到，能使用各種類型的檢測器裝置，如比例計(jì)數(shù)器，或希望的蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管。因而，為了使描述更容易理解，描述的其余部分是指蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管作為用來檢測輻射的裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的輻射檢測器不限于具體形狀或尺寸。然而，由于本發(fā)明的目的在于提供一種便宜和小型測量設(shè)備，蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管因此將滿足相同的要求。描述的設(shè)備配置以及描述的測量試樣輻射的方法使得以保持的滿意診斷精度，實(shí)現(xiàn)當(dāng)今使用的最便宜和最小蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管的應(yīng)用。


圖1-4示意地表示根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的設(shè)備的俯視、仰視、前視和側(cè)視圖。
圖5示意地表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的側(cè)視圖。
圖6-8示意地表示一個(gè)引導(dǎo)舌狀物、及根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的試樣裝置的俯視和剖視圖。
圖9示意地表示根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管的視圖。
圖10和11示意地表示根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的電子電路的方塊圖。
圖12示意地表示脈沖圖。
圖13-15示意地表示表明根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的方法的流程圖。
參照圖1-9，表示有本發(fā)明一種設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)備1包括一個(gè)殼體，該殼體包括分離的、由塑料形成的基本上為圓柱形的項(xiàng)部和底部2、3。一個(gè)向外突出的引導(dǎo)舌狀物4裝配在頂部和底部2、3之間，從頂部2的側(cè)壁向內(nèi)延伸以形成用于具有平面配置的試樣裝置6的平支撐區(qū)域。引導(dǎo)舌狀物4帶有一個(gè)圓形孔4a和兩個(gè)引導(dǎo)法蘭4b和4c。一個(gè)槽開口5形成在頂部2與引導(dǎo)舌狀物4之間，用來接收試樣裝置6，當(dāng)處于插入位置中時(shí)，試樣裝置6填上所述槽開口5。
該設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)安裝在頂部與底部2、3之間的碳鋼背景輻射屏蔽7。該屏蔽包括四塊緊密裝配在一起的分離圓柱形屏蔽板7a、7b、7c、7d。所述第一和第四屏蔽板7a、7d具有均勻的厚度，而所述第二和第三屏蔽板7b、7c帶有一個(gè)用來容納相應(yīng)第一和第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的相應(yīng)通孔。包含第一管11的所述第二屏蔽板7b也裝有一個(gè)用來接收安裝的引導(dǎo)舌狀物4的切入部分。所述切入部分能最好地見于圖2。蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12彼此平行地安裝，使其稍微凹下的圓形活性表面11a、12a在對準(zhǔn)位置中彼此面對著。所述管11、12在其之間與所述第二屏蔽板7b的切入部分一起形成一個(gè)用來接收試樣裝置6的測量空腔8。第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管12根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，或者通過把試樣裝置6本身布置成僅在一個(gè)方向提供試樣輻射，或者通過把一個(gè)分離試樣輻射屏蔽板(未表示)定位在第二管12與試樣裝置6之間的空腔8內(nèi)，布置成不從試樣6b接收任何輻射。這樣一種分離輻射屏蔽板應(yīng)該布置成不顯著地把第二管與背景輻射屏蔽開。這樣一種屏蔽板最好能布置在所述引導(dǎo)舌狀物4的所述圓形孔4a中。
第一和第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的相互面對活性表面11a、12a可操作地分開一個(gè)基本上對應(yīng)于槽5的高度的距離，槽5適于在試樣輻射的測量期間，用來插入平面配置的試樣裝置6和用來把試樣的輻射物質(zhì)盡可能定位到所述第一管。
現(xiàn)在參照圖6-8，表示試樣裝置6的一個(gè)例子、一個(gè)另外的試樣裝置6Ⅰ和引導(dǎo)舌狀物4。試樣裝置6一般包括一個(gè)平的試樣載體6a，試樣載體6a具有一般與引導(dǎo)舌狀物4配置相對應(yīng)的配置和與槽開口5的高度相對應(yīng)的厚度，槽開口5在一個(gè)表面上提供帶有圓形孔的區(qū)域6b，形成一個(gè)窗口，其中安裝有包含標(biāo)有14C的實(shí)際試樣的CO2吸收材料。試樣載體6a除其中是窗口6b的部分之外，由把其周圍與試樣輻射屏蔽開的塑料形成。因此，輻射物質(zhì)僅從所述窗口6b輻射。所述窗口6b進(jìn)一步提供有一層用來避免測量空腔8的污染的薄保護(hù)膜。所述試樣載體6a也帶有一個(gè)具有高反射性的區(qū)域6c，這使得能夠由試樣裝置位置檢測器16檢測。所述區(qū)域6c定位在試樣載體6a最里面的左上角，見插入方向。
另外的試樣裝置6Ⅰ包括一個(gè)平的試樣載體6aⅠ，具有與上述試樣載體6a相同的特征，在一個(gè)表面上提供一個(gè)區(qū)域6bⅠ，而在另一個(gè)表面上提供一個(gè)區(qū)域6bⅡ，兩個(gè)所述區(qū)域都具有與上述區(qū)域6b相同的特征。因此，另外的試樣裝置6Ⅰ布置成在兩個(gè)方向都提供試樣輻射。所述另外試樣裝置進(jìn)一步帶有一個(gè)具有與上述試樣裝置相同的高反射性(未表示)的區(qū)域。
引導(dǎo)舌狀物4帶有用來引導(dǎo)試樣裝置6、6Ⅰ的引導(dǎo)凸臺4b、4c。引導(dǎo)凸臺稍微向設(shè)備1的中心會聚，以在由管11、12限定的測量空腔8中提供對應(yīng)試樣裝置6的正確定位，即從而使試樣裝置6、6Ⅰ的窗口6b、6bⅠ、6bⅡ與所述蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的所述相應(yīng)活性表面11a、12a對準(zhǔn)。為了使到達(dá)測量腔室8的背景輻射等同地由兩個(gè)管11、12檢測，引導(dǎo)舌狀物4帶有所述通孔4a。在腔室8中在管11、12之間的背景輻射的唯一屏蔽是借助于試樣裝置6、6Ⅰ本身。然而所述裝置設(shè)計(jì)成不相對于背景輻射屏蔽。
為了減小進(jìn)入測量空腔8的背景輻射量，槽開口5繼續(xù)進(jìn)入在第二與第三背景輻射屏蔽板7b、7c之間形成的細(xì)長空間中，該細(xì)長空間具有基本上與平面試樣裝置6、6Ⅰ的厚度相對應(yīng)的高度。由于在所述屏蔽板7b、7c之間形成空間的幾何形狀，只有背景輻射的較小部分能通過所述槽開口5進(jìn)入測量空腔8中。所述空間的高度是適用的，從而使包含實(shí)際試樣的所述試樣載體6a、6aⅠ的所述區(qū)域6b、6bⅠ、6bⅡ盡可能靠近所述第一和第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12定位。
該設(shè)備進(jìn)一步包括試樣裝置位置檢測器16，試樣裝置位置檢測器16用來檢測試樣裝置6、6Ⅰ是否已經(jīng)以正確取向插入、和所述裝置是否已經(jīng)達(dá)到正確位置。位置檢測器包括一個(gè)能檢測具有高反射性的試樣裝置6、6Ⅰ的區(qū)域6c的反射傳感器。所述位置檢測器16安裝在所述第二屏蔽板7b中在引導(dǎo)舌狀物4的內(nèi)端。
參照圖5，這里表示一種根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)由五塊分離圓柱形屏蔽板7a、7b、7c、7dⅠ、7e組成的碳鋼背景輻射屏蔽板7，其中三塊頂部屏蔽板7a、7b、7c具有與上述相同的特征。第四屏蔽板7dⅠ帶有一個(gè)用來容納第三蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管13的通孔，而第五屏蔽板具有均勻的厚度。三個(gè)蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12、13在對準(zhǔn)位置全部彼此平行地安裝，第一和第二管11、12使其活性表面11a、12a在對準(zhǔn)位置中精密地彼此面對著。所述管11、12在其之間與所述第二屏蔽板7b的切入部分一起形成一個(gè)用來接收所述另外試裝置6Ⅰ的測量空腔8。因而，第一和第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管布置成用來測量試樣輻射。第三蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管布置成僅用來測量背景輻射。
在背景輻射屏蔽板7下方的殼體的底部3中，安裝一塊包括第一電子單元9的電路板。參照圖2，所述單元9包括一個(gè)中央處理單元(CPU)50；一個(gè)EPROM 62；一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘63；一個(gè)檢測器電壓單元15，包括一個(gè)變壓器和一個(gè)電壓控制單元；脈沖整形電路31、32、33；一個(gè)邏輯OR(或)元件44；及脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42、43。CPU 50能從外部經(jīng)布置在殼體底部3的后壁上的串行端口17(圖2)存取。與串行端口17相鄰也提供有一個(gè)用來連接以低電壓直流功率向儀器供電的常規(guī)代電池(9V，7W)的連接器18。
第一電子單元9也連接到定位在在所述背景輻射屏蔽板上方的殼體頂部2中的第二電子單元10上。參照圖1、10和11，所述第二電子單元包括包括一個(gè)顯示器61。顯示器61是能經(jīng)在所述頂部2中的面向上窗口看到的16×2段后照亮液晶顯示器(LCD)。一個(gè)是帶有用來啟動預(yù)編程程序菜單的4個(gè)隔膜鍵的整體鍵盤的鍵盤60、和兩個(gè)發(fā)光二極管(LED)64a、64b也提供在所述頂部2的頂部上，并且經(jīng)所述頂部2中的一個(gè)開口(未表示)電氣連接到所述第一電子單元9上。LED′64a、64b包括一個(gè)用來指示試樣測量狀態(tài)或備用狀態(tài)的綠和黃雙色LED、和一個(gè)用來指示一些種類錯(cuò)誤的紅LED。
再次參照圖10和11，表示一個(gè)與兩個(gè)檢測器(圖10)和與三個(gè)檢測器(圖11)連接的方塊圖。蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12、13在屏蔽板7內(nèi)，并且分別連接到檢測器電壓單元15上，并且經(jīng)電容器21、22、23連接到相應(yīng)脈沖整形器31、32、33上。相應(yīng)脈沖整形器31、32、33連接到相應(yīng)脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42、43上以及共用邏輯OR元件44上。在屏蔽板7內(nèi)，也定位直接連接到CPU 50的I／O端口55上的位置檢測器16。CPU 50也經(jīng)I／O端口54連接到邏輯OR元件44上；經(jīng)I／O端口51、52、53連接到脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42、43上；經(jīng)一個(gè)I／O端口56連接到鍵盤60上；及經(jīng)一根數(shù)據(jù)總線連接到顯示器61、EPROM 62和實(shí)時(shí)時(shí)鐘63上。
CPU 50，一個(gè)68HC11微處理器，保證儀器控制和測量數(shù)據(jù)處理以及控制警報(bào)功能。EPROM 62包含用于CPU 50的程序代碼，并且實(shí)時(shí)時(shí)鐘63提供用于CPU 50的分析的時(shí)間信息。由CPU 50控制的控制的警報(bào)功能包括檢測器功能和測量空腔8的可能污染。這當(dāng)測量空腔8是空的時(shí)通過測量背景輻射值實(shí)現(xiàn)，并且當(dāng)所述值高于預(yù)置值或零時(shí)，通過提供一個(gè)警報(bào)信號(光學(xué)和／或聲學(xué)的)實(shí)現(xiàn)。
電壓控制單元15控制用來把供給的低直流電壓變換到用于最好約500 V的蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管的高壓的變壓器。希望電壓電平經(jīng)一個(gè)調(diào)節(jié)電位計(jì)(未表示)設(shè)置。
如下描述涉及設(shè)備包括兩個(gè)輻射檢測器的情形。當(dāng)電離事件出現(xiàn)在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的任一個(gè)中時(shí)，相應(yīng)脈沖整形器31、32從所述管接收脈沖，所述接收脈沖整形成方波脈沖，如能在圖12中看到的那樣，脈沖長度約為20μs。脈沖整形器31、32提供有一個(gè)分辨值，以便除去可能的噪聲。然后把每個(gè)方波脈沖送到邏輯OR元件44，邏輯OR元件44因而每當(dāng)由管11、12的至少一個(gè)檢測到電離事件時(shí)把一個(gè)脈沖送到CPU。當(dāng)從OR元件44接收到脈沖時(shí)，CPU 50中斷其當(dāng)前動作，并且檢測在I／O端口51、52任一個(gè)上是否有脈沖，并且把一個(gè)變量(Var_port)設(shè)置到三個(gè)可能值之一，該值分別指示一個(gè)來自檢測器1的脈沖、一個(gè)來自檢測器2的脈沖或來自兩個(gè)檢測器的脈沖。為了當(dāng)CPU忙時(shí)使CPU 50能夠檢測出現(xiàn)在所述I／O端口51、52上的脈沖，來自相應(yīng)脈沖整形器31、32的脈沖經(jīng)相應(yīng)脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42通到CPU 50，各脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42把脈沖從約20μs的持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)到約40μs的持續(xù)時(shí)間。這能在圖12中看到。
現(xiàn)在參照圖13-15，表示有根據(jù)本發(fā)明一種方法的流程圖，現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述。在接通設(shè)備之后，進(jìn)行啟動例行程序。啟動例行程序包括借助于兩個(gè)蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的1，000秒背景輻射測量，以便檢測管和／或電子電路的故障，并且也檢測測量空腔8的可能污染。另外來自第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管12或來自兩個(gè)蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12的測量用來得到一個(gè)第一值，該第一值用來計(jì)算與背景輻射相對應(yīng)的一個(gè)值，下文稱作BGR，BGR在插入試樣裝置6、6Ⅰ之前存在于空腔8中。接著在儀器處于備用模式中工作的同時(shí)，得到啟動例行程序BGR。
在預(yù)定長度的時(shí)間周期期間實(shí)現(xiàn)得到BGR的方法，并且把最后測量周期的預(yù)置次數(shù)的平均值寄存為BGR。在最佳實(shí)施例中，在50秒時(shí)間周期期間檢測的電離事件的數(shù)量形式的值寄存在存儲器中，由此更換以前得到的值，在先進(jìn)-先出(FIFO)的基礎(chǔ)上拋棄以前得到的值，從而最后12個(gè)值寄存在存儲器中。
然后由這些值，不包括最高和最低值，計(jì)算平均值。歸一化所有值，以與1，000秒的時(shí)間周期相對應(yīng)。接著一個(gè)背景輻射測量周期的結(jié)束，立即開始下個(gè)背景輻射測量周期。以這種方式，得到與背景輻射相對應(yīng)的經(jīng)常更新的歷史平均值。因此，只要沒有定位在測量空腔8內(nèi)的試樣裝置6，就連續(xù)地得到和更新BGR。當(dāng)把試樣裝置6、6Ⅰ插入在所述空腔8中并且由檢測器16檢測時(shí)，立即停止BGR的測量。當(dāng)BGR的測量首先開始時(shí)，在所有12個(gè)位置中的值包含在啟動例行程序期間寄存的電離事件的數(shù)量。因而，在啟動例行程序之后，試樣輻射測量能立即開始。以與用于下述的試樣輻射測量相同的方式，進(jìn)行在背景輻射測量期間的電離事件的寄存。因此，在背景輻射測量期間拋棄重合脈沖，并且BGR不包括重合脈沖。
在把包含輻射試樣的試樣裝置6、6Ⅰ插入在測量空腔中之后，試樣位置檢測器16檢測試樣裝置6、6Ⅰ是否處于正確位置并且對于試樣測量是否具有正確的取向。如果是這樣，則當(dāng)致動開始鍵時(shí)，能開始試樣輻射測量(圖15)；如果不是，則對于要開始的試樣輻射測量必須調(diào)節(jié)試樣位置。由于14C的衰減時(shí)間較長，所以試樣輻射測量開始的時(shí)間不是決定性因素。
當(dāng)中央處理單元(CPU)從試樣輻射測量將開始的啟動鍵接收指示時(shí)，把一個(gè)時(shí)間參數(shù)設(shè)置到一個(gè)選擇值，最好為250秒，并且倒計(jì)數(shù)立即開始。同時(shí)，CPU開始寄存在I／O端口51、52、53、54上從OR元件44和脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)器41、42、43接收的脈沖。以與脈沖源于其中的蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管或諸管相對應(yīng)的值，設(shè)置一個(gè)變量Var_port。根據(jù)所述Var_port，用來寄存重合脈沖的變量Var_coinc；用來寄存源于第一蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管的脈沖的Var_1；及用來寄存源于第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管脈沖的Var_2的一個(gè)增大1。進(jìn)行重合脈沖的分離，以便簡化如下計(jì)算，因?yàn)榫哂蟹浅８吒怕实闹睾厦}沖不源于試樣輻射。事實(shí)上，在第二管與試樣輻射屏蔽開的情況下，重合脈沖不可能源于試樣輻射。
當(dāng)試樣輻射測量時(shí)間周期已經(jīng)期滿時(shí)，在懷疑測量結(jié)果的情況下，所述時(shí)間周期自動延伸。預(yù)置一定的最大延伸時(shí)間，以便避免過長的延伸時(shí)間。
在試樣測量周期期滿之后，包括可能的延伸周期，設(shè)備返回監(jiān)視BGR，并且由CPU 50計(jì)算源于試樣D的輻射量。在只有第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管測量背景輻射的情況下，這根據(jù)如下公式實(shí)現(xiàn)D=D1-D2+BGR2]]>其中D1=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管1中產(chǎn)生的脈沖的測量值(試樣)，D2=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管2中產(chǎn)生的脈沖的測量值(背景)，BGR=與背景輻射對應(yīng)的平均值，每個(gè)值對于1000秒的時(shí)間周期歸一化。
令人驚奇地是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)考慮背景輻射的以上專用方法大大地改進(jìn)了測量精度。
在兩個(gè)蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管測量背景輻射的情況下，根據(jù)如下公式計(jì)算源于試樣D的輻射量D=D1+D2-BGR其中D1=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管1中產(chǎn)生的脈沖的測量值(試樣)，D2=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管2中產(chǎn)生的脈沖的測量值(試樣)，BGR=與背景輻射對應(yīng)的平均值，每個(gè)值對于1000秒的時(shí)間周期歸一化。
根據(jù)其中第一和第二蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管11、12測量試樣輻射的本發(fā)明的另外一種方法，在試樣輻射測量期間由一個(gè)第三蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管13也進(jìn)行背景輻射的測量。以與寄存來自上述第一和第二管11、12的事件相同的方式，實(shí)現(xiàn)在第三管13中電離事件的寄存。以與上述相同的方式拋棄重合脈沖，不同之處在于重合脈沖是指從所有三個(gè)蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管同時(shí)得到的脈沖。
在這種情況下，根據(jù)如下公式計(jì)算源于試樣D的輻射量D=D1+D2-D3+BGR2]]>
其中D1=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管1中產(chǎn)生的脈沖的測量值(試樣)，D2=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管2中產(chǎn)生的脈沖的測量值(試樣)，D3=在蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管2中產(chǎn)生的脈沖的測量值(背景)，BGR=與背景輻射對應(yīng)的平均值，每個(gè)值對于1000秒的時(shí)間周期歸一化。
然后，把在根據(jù)本發(fā)明的方法中與從試樣發(fā)出的輻射量相對應(yīng)的得到值D，與用于結(jié)果分類的兩個(gè)預(yù)置閾值L1、L2相比較。如果得到的試樣輻射值D低于第一閾值L1，則把測量結(jié)果分類為“負(fù)的”；如果試樣輻射值D高于第二閾值L2，則把它分類為“正的”。因此，在所述第一與第二閾值L1、L2之間的值D分類為“不確定的”。然后在顯示器61上呈現(xiàn)分類結(jié)果。
權(quán)利要求
1．一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的一種設(shè)備(1)，包括第一和第二輻射檢測器(11、12)，用來測量所述輻射和背景輻射，所述第一和第二輻射檢測器基本上平行于其彼此在對準(zhǔn)位置中面對著的相應(yīng)活性表面(11a、12a)、以允許平面配置的試樣裝置(6、6I)臨時(shí)插入在檢測器之間的一個(gè)測量空腔(8)中的距離定位；外部屏蔽裝置(7)，包圍著輻射檢測器，所述屏蔽裝置(7)減小測量空腔(8)中存在的背景輻射，所述屏蔽裝置(7)裝有用來接收所述試樣裝置(6、6I)的一個(gè)開口(5)；電子處理裝置(50)，用來處理從輻射檢測器(11、12)接收的衰減脈沖、由所述脈沖計(jì)算源于試樣的輻射及估計(jì)所述計(jì)算的結(jié)果；及用來記錄和／或顯示所述估計(jì)結(jié)果的裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)第三輻射檢測器(13)，僅用來測量背景輻射。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二輻射檢測器(12)僅為測量背景輻射而提供。
4．根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，進(jìn)一步包括用來檢測一個(gè)插入的試樣裝置(6、6I)是否在正確位置且是否具有用來測量的正確取向的試樣位置檢測裝置(16)。
5．根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，進(jìn)一步包括用來寄存重合脈沖的裝置，重合脈沖是由所述第一和第二輻射檢測器(11、12)同時(shí)測量的脈沖；用來從由所述輻射檢測器(11、12、13)測量的脈沖數(shù)量減去重合脈沖數(shù)量的裝置。
6．根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其中所述輻射檢測器(11、12、13)是蓋格-彌勒計(jì)數(shù)管。
7．根據(jù)權(quán)利要求1、2或4-6任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)和一個(gè)試樣裝置(6I)的組合，試樣裝置(6I)具有一種平面配置，并且包括一個(gè)試樣載體(6aI)和由所述試樣載體(6aI)攜帶的輻射試樣物質(zhì)(6bI)，所述輻射試樣物質(zhì)(6bI)提供在所述試樣載體(6aI)上，從而試樣輻射從所述試樣載體(6aI)的兩個(gè)表面?zhèn)劝l(fā)出，當(dāng)所述試樣裝置(6I)已經(jīng)插入到所述設(shè)備中時(shí)，所述表面?zhèn)让鎸χ龅谝缓偷诙椛錂z測器(11、12)。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-3、5或6任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)和一個(gè)試樣裝置(6)的組合，試樣裝置(6)具有一種平面配置，并且包括一個(gè)試樣載體(6a)和由所述試樣載體(6a)攜帶的輻射試樣物質(zhì)(6b)，所述輻射試樣物質(zhì)(6b)提供在所述試樣載體(6a)上，從而基本上僅從所述試樣載體(6a)的一個(gè)表面?zhèn)劝l(fā)出試樣輻射，當(dāng)試樣裝置(6)已經(jīng)插入在所述設(shè)備中時(shí)，所述一個(gè)表面?zhèn)让鎸χ龅谝惠椛錂z測器(11)。
9．一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，包括步驟把一個(gè)試樣插入在兩個(gè)彼此面對著的對準(zhǔn)輻射檢測器(11、12)之間的測量空腔(8)中，從而所述試樣輻射僅到達(dá)所述輻射檢測器(11、12)的一個(gè)第一檢測器(11)；在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期期間，測量源于發(fā)生在相應(yīng)輻射檢測器(11、12)中的電離事件的輸出脈沖的相應(yīng)數(shù)量；提供一個(gè)從來自所述第一檢測器(11)的脈沖數(shù)量得到的第一輻射值(D1)、和一個(gè)從來自第二檢測器(12)的脈沖數(shù)量得到的第二輻射值(D2)；通過從所述第一值上減去一個(gè)背景輻射值提供一個(gè)試樣輻射值(D)，其中所述背景輻射值基于在插入試樣之前借助于所述第二檢測器、以及所述第二輻射值(D2)得到的歷史背景輻射值(BGR)；估計(jì)所述試樣輻射值(D)，由此確定試樣中輻射物質(zhì)的量。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中由下式計(jì)算所述試樣輻射值D=D1-D2+BGR2]]>其中D1=來自所述第一輻射檢測器(11)的脈沖數(shù)量值，D2=來自所述第二輻射檢測器(12)的脈沖數(shù)量值，BGR=歷史背景輻射值，所有值對于給定時(shí)間周期歸一化。
11．根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中試樣裝置(6)本身用于把所述第二輻射檢測器(12)與試樣輻射屏蔽開。
12．一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，包括步驟把一個(gè)試樣插入在兩個(gè)彼此面對著的對準(zhǔn)輻射檢測器(11、12)之間的測量空腔(8)中；在一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期期間，測量源于發(fā)生在相應(yīng)輻射檢測器(11、12)中的電離事件的輸出脈沖的相應(yīng)數(shù)量；提供一個(gè)從來自所述第一檢測器(11)的測量脈沖數(shù)量得到的第一輻射值(D1)、和一個(gè)從來自第二檢測器(12)的測量脈沖數(shù)量得到的第二輻射值(D2)；通過從所述第一和第二輻射值(D1、D2)之和上減去一個(gè)背景輻射值提供一個(gè)試樣輻射值(D)，其中所述背景輻射值基于在插入試樣之前得到的歷史背景輻射值(BGR)；及估計(jì)所述試樣輻射值(D)，由此確定試樣中輻射物質(zhì)的量。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使用所述第一和第二輻射檢測器得到所述歷史背景輻射值。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，進(jìn)一步包括步驟當(dāng)試樣插入在測量空腔中時(shí)，在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)，測量源于在一個(gè)第三輻射檢測器(13)中出現(xiàn)的電離事件的輸出脈沖的數(shù)量，所述第三檢測器布置在測量空腔中，從而源于試樣的輻射不會到達(dá)所述第三輻射檢測器(13)；提供從來自所述第三輻射檢測器(13)的脈沖測量數(shù)量得到的一個(gè)第三輻射值(D3)；及提供基于所述歷史背景輻射值(BGR)以及所述第三輻值(D3)的背景輻射值。
15．根據(jù)權(quán)利要求9-14任一項(xiàng)所述的方法，其中通過取在相應(yīng)測量脈沖與測量脈沖的重合脈沖的數(shù)量之間的差，提供所述第一和第二輻射值(D1、D2)以及所述歷史背景輻射值(BGR)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中重合脈沖的數(shù)量是由兩個(gè)輻射檢測器(11、12)同時(shí)測量的脈沖。
17．根據(jù)權(quán)利要求9-16任一項(xiàng)所述的方法，其中在試樣(6a、6aI)的插入之前測量和更新所述歷史背景輻射。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在連續(xù)預(yù)定時(shí)間周期期間進(jìn)行所述歷史背景輻射測量；在每個(gè)時(shí)間周期之后，把與在該時(shí)間周期期間測量的電離事件的數(shù)量相對應(yīng)的一個(gè)值存儲在一個(gè)存儲器中，所述存儲器包含預(yù)定數(shù)量的連續(xù)的這樣的值，同時(shí)在先進(jìn)先出的基礎(chǔ)上更換最老的值；及根據(jù)這樣的存儲值計(jì)算一個(gè)平均值，最好同時(shí)排除最高值和最低值，所述平均值用作所述歷史背景輻射值。
19．根據(jù)權(quán)利要求9-18任一項(xiàng)所述的方法，其中要測量的所述輻射是最好來自14C標(biāo)記的輻射物質(zhì)的β輻射。
20．一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括提供一個(gè)第一輻射檢測器(11)和一個(gè)第二輻射檢測器(12)，從而兩個(gè)輻射檢測器(11、12)都基本測量相同的背景輻射；使用用來測量一個(gè)歷史背景輻射平均值的所述第二輻射檢測器(12)；此后相對于所述輻射檢測器(11、12)定位試樣，從而試樣輻射僅達(dá)到所述第一輻射檢測器(11)；既測量來自所述第一輻射檢測器(11)的輸出脈沖又測量來自所述第二輻射檢測器(12)的輸出脈沖；及通過從來自所述第一輻射檢測器(11)的輸出脈沖測量數(shù)量上減去基于所述歷史背景輻射平均值(BGR)和來自所述第二輻射檢測器(12)的輸出脈沖測量數(shù)量的相應(yīng)背景輻射值，計(jì)算試樣輻射值。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中試樣定位在所述第一和第二輻射檢測器(11、12)的相對著的、相互面對著的檢測器窗口(11a、12a)之間，從而試樣輻射僅碰到所述第一輻射檢測器(11)的檢測器窗口。
22．一種用來測量從包含一種輻射物質(zhì)的試樣發(fā)出的低能試樣輻射的方法，該方法包括提供一個(gè)第一輻射檢測器(11)和一個(gè)第二輻射檢測器(12)，從而兩個(gè)輻射檢測器(11、12)都基本測量相同的背景輻射；使用所述輻射檢測器(11，12)用來測量一個(gè)歷史背景輻射平均值的；此后相對于所述輻射檢測器(11，12)定位試樣，從而試樣輻射達(dá)到兩個(gè)輻射檢測器(11、12)；既測量來自所述第一輻射檢測器(11)的輸出脈沖又測量來自所述第二輻射檢測器(12)的輸出脈沖；及通過從來自所述檢測器(11、12)的輸出脈沖測量數(shù)量上減去基于所述歷史背景輻射平均值的相應(yīng)背景輻射值，計(jì)算試樣輻射值。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括提供一個(gè)第三輻射檢測器(13)，從而試樣輻射不會到達(dá)第三輻射檢測器(13)；使用用來測量背景輻射的所述第三輻射檢測器(13)；測量來自所述第三輻射檢測器(13)的輸出脈沖；及提供基于所述歷史背景輻射平均值和來自所述第三輻射檢測器(13)的輸出脈沖的測量數(shù)量的所述背景輻射值。
24．根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的方法，其中試樣定位在所述第一和第二輻射檢測器(11、12)的相對著的、相互面對著的檢測器窗口(11a、12a)之間，從而試樣輻射碰到所述第一和第二輻射檢測器(11、12)的檢測器窗口。
25．根據(jù)權(quán)利要求22-24任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)測量時(shí)忽略重合脈沖。
全文摘要
一種用來測量來自一個(gè)試樣載體(6、文檔編號G01T1/18GK1279766SQ9881135
公開日2001年1月10日 申請日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日
發(fā)明者歐勒夫·安德森, 阿爾夫·勒朱恩達(dá)赫爾, 科特·斯蒂芬奎斯特, 勒那特·瓦爾穆 申請人:斯圖德斯維克儀器股份公司