醫用放射性同位素運輸貨包輻射水平自動檢測系統設計

祝宣淋，秦璇，黃仕葵，廖健巍，陸閱

(1.成都理工大學核技術與自動化工程學院,四川成都，610059；2.內江師范學院范長江新聞學院，四川成都，641100)

0 前言

目前，國內大多醫用同位素生產廠家均采用人工逐個貨包監測，逐個開具輻射監測報告的模式。在人工模式下，檢測工作量非常大，嚴重影響了產品的發貨效率，同時由于長時間人工近距離檢測，使得檢測人員的受照劑量大大增加，對檢測人員的健康有很大危害。針對這一局面，本項目設計一套醫用放射性同位素運輸貨包輻射水平自動檢測系統，解決醫用放射性同位素運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企業的運輸貨包輻射檢測工作更高效、更安全。

1 系統總體設計方案

醫用放射性同位素運輸貨包輻射水平自動檢測系統主要由β 表面污染檢測模塊、γ 輻射劑量檢測模塊、掃碼槍、微控制器模塊、PC 機控制軟件、打印機組成，如圖1 所示。

圖1 系統原理圖

其中，β 表面污染檢測模塊與γ 輻射劑量檢測模塊主要是測量放射性同位素貨包的β 表面污染情況和γ 輻射劑量，測量的數據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 表面污染檢測模塊、γ 輻射劑量檢測模塊、掃碼槍三個部分的控制器，同時還要將這三部分采集的信息經過簡單處理傳遞給PC 機。PC 主要是對微控制器傳遞的數據進行處理，判斷貨包是否合格，并控制打印機打印輻射監測報告。除此之外，PC 機還要能通過微控制器控制β 表面污染檢測模塊、γ 輻射劑量檢測模塊、掃碼槍三個部分能否工作，調節這三個模塊的參數。

2 硬件電路設計

2.1 γ 輻射劑量檢測模塊電路設計

γ 輻射劑量檢測模塊是測量貨包γ 輻射劑量的關鍵電路單元，其探測器采用耐輻照性能較強的圓柱形空氣等效塑料閃爍體[2]，配北京濱松光子技術有限公司的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生電流信號。由于電流信號較小，需要經過電壓靈敏前置放大器[3]，將小電流轉換為電壓信號。再將電壓信號經過壓頻轉換電路，就能使電壓信號轉變為脈沖信號，最后由微控制器來進行脈沖計數，整個模塊結構如圖2 所示。

圖2 γ 輻射劑量檢測模塊原理框圖

2.2 β 表面污染檢測模塊電路設計

β 表面污染檢測模塊實現對貨包周圍表面污染的檢測，基于其屬于γ 輻射環境下的測量，因此其探測器采用高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生電流信號。產生的電流信號較小，需要通過電荷靈敏前置放大器[5]，再將放大后的信號經過甄別電路，最開始的電流信號就變成了脈沖信號，最后由微控制器來進行脈沖計數，整個模塊結構如圖3 所示。

圖3 β 表面污染檢測模塊原理框圖

3 程序設計

3.1 微控制器程序設計

微控制器主要是起控制硬件電路和傳遞數據的作用。在進行測量時，微控制器首先要控制掃描槍進行掃描，再控制γ 輻射劑量檢測模塊、β 表面污染檢測模塊進行測量。在測量過程中，微控制器需要將γ 輻射劑量檢測模塊、β 表面污染檢測模塊產生的脈沖信號進行計數，再通過SPI 總線[6]通信傳遞給PC 機，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 機程序設計

PC 機控制軟件只需要操作人員輸入待測貨包的數量和點擊開始測量，該軟件就能自動控制微控制器進行測量工作。每個貨包測量完成后，PC 機控制軟件會對微控制器上傳的測量數據進行分析，并最終打印在輻射監測報告上，其主程序框圖如圖5 所示。

4 結束語

本項目的設計的系統針對了國內醫用放射性同位素輻射水平檢測的現狀和不足，通過集成成熟技術，預計可提高醫用同位素貨包的檢測效率、檢測結果的準確性，并降低檢測人員的受照劑量水平，對推動國內醫用放射性同位素產業的應用具有重要意義。

圖5 PC 機控制軟件主程序框圖