用于中断模式离子腔室的系统和方法技术方案

描述了系统的实施例，其包括通过簧片开关与电荷放大器电路电耦合的电离腔室。本文中所描述的所述实施例的所述簧片开关基本上不产生泄漏电流并且将所述电荷放大器与所述电离腔室电隔离。

The system and method of ion cavity for interrupt mode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于中断模式离子腔室的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年6月16日申请的美国临时专利申请第62/520,781号的权益。本申请的内容以其全文引用的方式并入。
本专利技术大体针对一种改进的电离腔室和操作方法。
技术介绍
通常应了解，电离腔室为相对简单的并且广泛地用于检测和测量某些类型的电离辐射，所述电离辐射包含X-射线、伽玛射线、中子和β粒子。电离腔室的典型实施例收集通过施加电场并且暴露于电离辐射而在气体内进行电离产生的电荷。已知电离腔室在例如具有高度振动和/或温度应力的具有挑战性的环境中可靠地操作，并且电离腔室通常在广泛范围的能量内提供均匀的响应。举例来说，电离腔室由于其尤其在具有挑战性环境中的一般的准确度和可靠性特性而广泛地用于核电行业、研究实验室、射线照相术、放射生物学和环境监测中。然而，当前可用的电离腔室设计通常在测量极低电流，例如低至毫微安培(fA)范围的电流时，表现不佳。不同于比例或盖革计数器，电离腔室设计不会在内部放大信号，也不会生成具有相对高电流的短脉冲，从而产生极低输出电流。举例来说，电离腔室已经用于石油和天然气行业中，以用于密度测量应用，所述密度测量应用需要输出最小阈值的电流以用于可靠检测。此外，现在在石油和天然气行业中通常使用比以前使用的直径更大且壁厚度更大的管道以改进效率以及可靠性和安全性。这会导致用于电离腔室测量的信号程度降低，所述程度可比以前降低约10倍。此外，在一些应用中，在fA范围内获得准确测量甚至更加困难，例如受可用辐射源大小限制的应用(例如，一些站点受到授予核源的站点许可证的限制，所述核源可在约200毫居里(mCi)的范围内)。因此，需要测量系统的改进的设计，其以相对简单并且便宜的方式改进信号质量和稳定性。
技术实现思路
本文关于说明性、非限制性实施方案来描述解决这些和其它需求的系统、方法和产品。各种替代方案、修改和等效物是可能的。描述了系统的实施例，其包括通过簧片开关与电荷放大器电路电耦合的电离腔室。本文中所描述的实施例的簧片开关基本上不产生泄漏电流并且将电荷放大器与电离腔室电隔离。在一些实施方案中，电离腔室包括辐射源并且其中可配置成测量低至约10fA的电流，这对于某些类型的测量是重要的。并且，在一些状况下，电荷放大器包含配置成将电容器电荷重置为约零的开关，其可在接通时产生电荷注入，从而产生非零电容器电荷。为了抵消非零电容器电荷的影响，电荷放大器可包含额外高增益反馈回路。此外，在一些实施方案中，电荷放大器包括至少1000的增益范围，并且可在例如约-40℃到约+75℃的范围的广泛温度范围内操作。并且，描述校正来自电离腔室的信号的方法的实施例，其包括(a)接通将电离腔室电耦合到电荷放大器的簧片开关以测量包括来自电荷放大器的泄漏电流的背景信号；(b)断开所述簧片开关以测量包括背景信号和来自电离腔室的信号的总信号；及(c)通过从总信号减去背景信号来计算经过校正的信号。在一些实施方案中，当系统在操作中时，所述方法重复步骤(a)到(c)。并且，在相同或替代性实施例中，泄漏电流包括来自开关和放大器的电流。上述实施例和实施方案彼此不一定为包含性的或排它性的，且无论其是否与同一或不同实施例或实施方案结合呈现，所述实施例和实施方案都可以不冲突的和其它可能的任何方式进行组合。一个实施例或实施方案的描述不意图就其它实施例和/或实施方案来说为限制性的。并且，在替代实施方案中，在本说明书中其它地方描述的任何一个或多个功能、步骤、操作或技术可与本
技术实现思路
中描述的任何一个或多个功能、步骤、操作或技术组合。因此，上述实施例和实施方案为说明性的而非限制性的。附图说明从结合附图进行的以下详细描述中将更清楚地了解以上以及其它特征。在图式中，相同的附图标记指示相同的结构、元件或方法步骤，且附图标记的最左边数字指示参考元件第一次出现的图的编号(例如，元件120第一次出现在图1中)。然而，所有这些惯例既定是典型的或说明性的，而非限制性的。图1是电离腔室和相关联计算机系统的一个实施例的简化图形表示；图2是图1的电离腔室和包括簧片开关的电荷放大器电路的一个实施例的简化图形表示；图3是用于校正来自图2的电荷放大器电路的泄漏信号的方法的一个实施例的功能块表示；图4是由图2的电荷放大器电路的高增益反馈回路产生的非零偏移值的一个实施例的简化图形表示；且图5是使用图2的电荷放大器电路从检测器获得的结果的一个实施例的简化图形表示。在图式的若干视图中，相同的附图标记指代对应的部分。具体实施方式如下文将更详细地描述，所描述的本专利技术的实施例包含能够测量极低电流的改进的电离腔室。更具体地说，电离腔室能够在具有有限辐射源大小的具有挑战性环境中操作。图1提供用户101能够与计算机110交互以及计算机110和电离腔室120之间的网络连接的简化说明性实例。图1还示出样本130，其可包含流体样本(例如气体或液体)，所述流体样本容纳于管道或其它合适的容器内。应了解，图1的实例示出元件(例如包含由闪电表示的有线或无线数据传输)之间的直接网络连接，然而，示例性网络连接还包含通过其它装置(例如开关、路由器、控制器、计算机等)的间接通信且因此不应被视为具有限制性。计算机110可包含任何类型的计算平台，例如工作站、个人计算机、平板计算机、“智能电话”、服务器、计算集群(本地或远程)，或任何其它当前或未来计算机或计算机集群。计算机通常包含已知组件，例如一个或多个处理器、操作系统、系统存储器、存储器存储装置、输入-输出控制器、输入-输出装置和显示装置。还应了解，计算机110的多于一个实施方案可用于在不同实施例中实行各种操作，且因此图1中计算机110的表示不应被视为具有限制性。在一些实施例中，计算机110可使用包括计算机可用介质的计算机程序产品，所述计算机可用介质中存储有控制逻辑(计算机软件程序，包含程序代码)。控制逻辑在由处理器执行时致使处理器执行本文中所描述的功能。在其它实施例中，一些功能主要在硬件中使用例如硬件状态机来实施。实施硬件状态机以便执行本文中所描述的功能对于相关领域的技术人员来说将是显而易见的。并且在相同或其它实施例中，计算机110可使用互联网客户端，所述互联网客户端可包含被启用以通过网络访问远程信息的专门的软件应用程序。网络可包含本领域的普通技术人员众所周知的许多不同类型的网络中的一个或多个。举例来说，网络可包含局域网或广域网，其采用通常被称为TCP/IP协议集的协议来通信。网络可包含包括通常被称为互联网的全球互连计算机网络系统的网络，或还可包含各种内联网架构。相关领域的普通技术人员还将了解，联网环境中的一些用户可能偏爱使用通常被称作“防火墙”(有时也被称作包过滤器或边界防护装置)的机制来控制去往和来自硬件和/或软件系统的信息业务。举例来说，防火墙可包括硬件或软件元件或其某一组合，且通常被设计成强制执行由例如网络管理员等用户置于适当位置的安全策略。如上文所描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：/n电离腔室，其包括电荷放大器电路，其中所述电离腔室通过簧片开关电耦合到所述电荷放大器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170616 US 62/520,7811.一种系统，其包括：
电离腔室，其包括电荷放大器电路，其中所述电离腔室通过簧片开关电耦合到所述电荷放大器。


2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述簧片开关基本上不产生泄漏电流。


3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述簧片开关将所述电荷放大器与所述电离腔室电隔离。


4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电离腔室配置成测量低至约10fA的电流。


5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电离腔室包括辐射源。


6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电荷放大器进一步包括配置成将电容器电荷重置为约零的开关。


7.根据权利要求6所述的系统，其中：
所述开关在接通时产生电荷注入，从而产生非零电容器电荷。


8.根据权利要求7所述的系统，其中：
所述电荷放大器进一步包括配置成抵消所述非零电容器电荷的影响的高增益反馈回路。


9.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电荷放大器包括至少1000的增益范围。


10.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电荷放大器在广泛的温度范围内操作。


11.根据权利要求10所述的系统，其中：
所述温度范围包括约-40℃到约+75℃。


12.一种校正来自电离腔室的信号的方法，其包括：
(a)断开将电离腔室与电荷放大器电耦合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·L·普恩，A·J·叶辛，A·库里克，H·邢，
申请(专利权)人：赛默飞世尔科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US