Máy Đo thời gian phát tia X

[pvkhai]

Bài này tôi post ở picvietnam nhưng hầu như không ai quan tâm nên tôi post lại ở đây cho vui.
Tôi làm trong lĩnh vực y tế, thường sửa chữa máy X quang, việc xác định thời gian phát tia X là một việc khó khăn vì phải đo bằng cảm biến mà không được đụng đến máy X quang, các thiết bị đo của nước ngoài có giá đến vài chục M. Hôm nay trình làng thiết bị đo được thiết kế bằng Pic18F2550. Máy đo được tích hợp nhiều chức năng khác: tần số, đếm sự kiện, đo độ rộng xung và chùm xung cho ra đồng thời 2 thông số là Tổng thời gian T_on và thời gian phát chùm xung, phát 1 xung có độ rộng điều chỉnh được, phát tần số có T_on và T_off điều chỉnh được.
Khi đo thời gian phát tia X quang chỉ cần để máy đo ở khu vục tia X phát ra là có thể đo được.
Máy đã thử nghiệm thành công và đã kiểm tra là tương đối chính xác

Cấu tạo máy đo:
- Màn hình LCD 16 x 2
- 4 phím : Func, Push. Inc, Start
- Pic18F2550
- Các ngõ vào : đo tần số, đo độ rộng xung trực tiếp, đo độ rộng xung cách ly, đo thời gian phát tia X quang (cảm biến)
- Các ngõ ra : LED, tiếp điểm Relay

Các chức năng của máy đo:
Menu máy đo bao gồm :
1. Frequency : - Frequency (tần số)
- Events ( đếm sự kiện)
2. Pulse width: - X ray : đo thời gian phát tia X, gồm 2 thông số : thời gian tia X phát thực sự và thời gian cho phép phát tia X.
Vì trong khi phát tia X , máy X quang phát ngắt quảng do điện xoay chiều
- Elect+ : đo độ rộng xung mức cao gồm 2 thông số như trên
- Elect- : đo độ rộng xung mức thấp cũng gồm 2 thông số như trên
3. Pulse Generator: Phát 1 xung có độ rộng điều chỉnh được, độ phân giãi 1ms, dãi phát 1~999999ms
4. Frequent Gen : Phát nhiều xung có T_on và T_off điều chỉnh được độ phân giãi và dãi phát như trên
Cách sử dụng :
Máy khởi động sẽ lên hàng chữ : MULTITESTER , sau 1 giây sẽ đi vào Menu đo Frequency
Nếu nhấn phím Func máy sẽ lần lược đi qua các chức năng Frequency, Pulse width, Pulse gen, Frequent gen và trở lại ban đầu

Trong menu Frequency nếu nhấn phím Push thì máy sẽ thay đổi giữa 2 phép đo frequency và events. Khi đếm sự kiện Events nếu nhấn phím Start thì chỉ số trở về 0
Trong menu Pulse width nếu nhấn phím Push thì máy sẽ thay đổi giữa 3 phép đo : X ray, Elect+, Elect- máy sẽ tự động đo khi có 1 xung
hay chùm xung và cho một lúc 2 thông số: thông số T tổng T_on của chùm xung, Tsigma là toàn bộ thời gian của chùm xung
Trong menu Pulse Gen cách cài đặt thời gian phát xung như sau: nhấn phím Inc thì chữ số hàng đơn vị tăng 1 đơn vị, nhấn phím Push dải số
dời sang trái một chữ số (x10). Kết hợp 2 phím này để có giá trị tùy ý. Nhấn phím Func dãi số về 0, nhấn phín Func lần nữa sẽ chuyển sang menu khác,
nhấn phím Start sẽ phát xung lúc này LED sáng và relay đóng. Đang phát xung nhấn Start sẽ ngừng phát
Trong menu Frequent Gen cài đặt như sau: cài đặt T_on như trên đến giá trị mong muốn, nhấn Start sẽ chuyển sang cài đặt T_off cũng tương tự
Nhấn Start để phát tần số, nhấn Start để ngừng phát.
Riêng về cảm biến tia X đơn giản chỉ cần 01 cảm biến ánh sáng rồi đặt một miếng huỳnh quang lên trên, tất cả được bọc kín bằng nhựa màu đen để ánh sáng không lọt vào.
Mong các tiền bối đóng góp ý kiến về thiết kế phần cứng và phong cách viết code. Phần là tôi lúng túng nhất là viết menu trên LCD, nó quá rắt rối. Vừa rồi có bạn nào đó viết LCD tree menu trên dientuvietnam.net hay trên picvietnam gì đó viết rất hay nhưng tôi chưa có thời gian sửa lại.

Vài hình ảnh:
Vỏ máy làm từ vỏ đồng hồ củ:



Bộ lòng nó đây:







Các file schema và code :

[Sky_Blue]

Bác đã post code lên rồi sao không đưa luôn mạch nguyên lý cho anh em tham khảo,nhỉ?
Em thấy cái này cũng mới, không biết đã có ai khác làm chưa? Mà hình như máy đo tia X ở VN không sản xuất được thì phải?

[Cat tuong]

Để đo thời gian phát tia X các máy "xịn" người ta dùng cảm biến ion, còn gọi là buồng ion hóa.Tôi đã thử chế tạo máy đo như bạn,nhưng không thành công,chỉ tương đối thôi,so với máy của các đồng nghiệp an toàn phóng xạ thì sai nhiều quá,nhưng biết đâu bạn giỏi hơn tôi và thành công nhỉ? khi đó nhớ khao nhé?

[pvkhai]

Bác đã post code lên rồi sao không đưa luôn mạch nguyên lý cho anh em tham khảo,nhỉ?
Em thấy cái này cũng mới, không biết đã có ai khác làm chưa? Mà hình như máy đo tia X ở VN không sản xuất được thì phải?

Sơ đồ nguyên lý vẽ trên Proteus Tôi đã post, chỉ không có mạch cảm biến mà thôi vì tôi dùng để mô phỏng phần mềm.

[betraihn]

Chúc bạn lắp thành công máy đếm thời gian phát tia nha.
Làm xong máy nhớ đưa tôi test thử xem có đúng không nhé, rồi đem ra lưu hành.

[pvkhai]

Để đo thời gian phát tia X các máy "xịn" người ta dùng cảm biến ion, còn gọi là buồng ion hóa.Tôi đã thử chế tạo máy đo như bạn,nhưng không thành công,chỉ tương đối thôi,so với máy của các đồng nghiệp an toàn phóng xạ thì sai nhiều quá,nhưng biết đâu bạn giỏi hơn tôi và thành công nhỉ? khi đó nhớ khao nhé?

Ý tưởng đo 2 thông số thời gian phát tia X thực tế (tạm gọi là T) và thời gian máy bắt đầu phát tia đến khi kết thúc phát tia ( tạm gọi là T_total) cùng một lúc là do tôi đã nhiều lần đi kiểm định máy X quang với các cơ quan có chức năng kiểm định.
Máy X quang có loại 50Hz và loại cao tần. Máy đo kiểm định khi kiểm định với máy cao tần thì cho thời gian chính xác, nhưng với máy 50Hz thì thì thời gian thường ngắn hơn vì : Điện áp đặt trên bóng X quang ở máy 50Hz là có dạng chuỗi 1/2 sin 10mS, bóng chỉ phát tia khi điện áp đủ lớn, như vậy trên thực tế tia X phát ra là một chuỗi xung. Máy kiểm định cộng thời gian của các xung trong chuỗi xung này => thời gian ngắn hơn thực tế. Đối với máy X quang cao tần tia X gần như liên tục máy kiểm định sẽ cho thời gian chính xác.
Tôi đã đo thử nghiệm trên các máy X quang :
Máy 50Hz: T <T_total. Đặt kV càng lớn T càng tiến gần T_total do xung phát X quang kéo dài hơn
Máy cao tần thì : T~ T_total
Việc đo thời gian sử dụng VDK là vấn đề không khó và độ chính xác cao, vấn đề chỉ còn ở cảm biến.

Còn buồng ion hóa ... kiếm đâu ra?
Trước đây tôi định dùng ống nhân quang dùng trong y học hạt nhân nhưng cồng kềnh quá và hơn nữa chưa chắc thành công.

Thực tế tôi làm ra để sửa chữa và hiệu chỉnh máy chứ không có quyền kiểm định máy. Tôi đã đo thử trên nhiều máy cao tần Shimazdu, Stephanix, TXR
Không biết bạn ở đâu để mà khao bây giờ?
Chúc vui!

[Cat tuong]

Ý tưởng đo 2 thông số thời gian phát tia X thực tế (tạm gọi là T) và thời gian máy bắt đầu phát tia đến khi kết thúc phát tia ( tạm gọi là T_total) cùng một lúc là do tôi đã nhiều lần đi kiểm định máy X quang với các cơ quan có chức năng kiểm định.
Máy X quang có loại 50Hz và loại cao tần. Máy đo kiểm định khi kiểm định với máy cao tần thì cho thời gian chính xác, nhưng với máy 50Hz thì thì thời gian thường ngắn hơn vì : Điện áp đặt trên bóng X quang ở máy 50Hz là có dạng chuỗi 1/2 sin 10mS, bóng chỉ phát tia khi điện áp đủ lớn, như vậy trên thực tế tia X phát ra là một chuỗi xung. Máy kiểm định cộng thời gian của các xung trong chuỗi xung này => thời gian ngắn hơn thực tế. Đối với máy X quang cao tần tia X gần như liên tục máy kiểm định sẽ cho thời gian chính xác.
Tôi đã đo thử nghiệm trên các máy X quang :
Máy 50Hz: T <T_total. Đặt kV càng lớn T càng tiến gần T_total do xung phát X quang kéo dài hơn
Máy cao tần thì : T~ T_total
Việc đo thời gian sử dụng VDK là vấn đề không khó và độ chính xác cao, vấn đề chỉ còn ở cảm biến.

Còn buồng ion hóa ... kiếm đâu ra?
Trước đây tôi định dùng ống nhân quang dùng trong y học hạt nhân nhưng cồng kềnh quá và hơn nữa chưa chắc thành công.

Thực tế tôi làm ra để sửa chữa và hiệu chỉnh máy chứ không có quyền kiểm định máy. Tôi đã đo thử trên nhiều máy cao tần Shimazdu, Stephanix, TXR
Không biết bạn ở đâu để mà khao bây giờ?
Chúc vui!

bạn ơi,nếu bạn dùng cảm biến "Lân quang " giống như tôi thì bạn và tôi đều sai lầm từ cơ bản.Đặc tính lân quang từ bìa tăng sáng ko phải là đáp ứng ngay lập tức khi có tia X và khi không có tia X.
Khi có tia X phải 1 thời gian sau nó mới phát sáng. Khi tia X mất đi nó còn lưu lại 1 thời gian sau mới tắt ánh sáng,do đó nó chỉ phụ giúp cho việc hiện ảnh mà thôi.
Cảm biến ion nằm trong bộ phận auto exposure của máy Xquang nào có chức năng này.
Bạn cứ khao tôi 1 chầu bia trên mạng là được rồi.

[HTTTTH]

Còn buồng ion hóa ... kiếm đâu ra?
Trước đây tôi định dùng ống nhân quang dùng trong y học hạt nhân nhưng cồng kềnh quá và hơn nữa chưa chắc thành công.

Ống nhân quang dùng trong phòng thí nghiệm mà các thầy cô hay gọi là "Feu" - từ chữ tiếng Nga : bộ nhân quang điện tử - có kích thước bằng một cái đèn điện tử. Nhưng hình như mỗi ống nhân quang chỉ nhạy với một dải tần số hẹp tương ứng với kathode của nó.

[nguyen.geo]

Chào các bạn !
Mình thấy các bạn thảo luận sôi nổi về lĩnh vực này. Bên mình thiết kế nhiều loại máy đo lường phóng xạ tia gama cũng như là tia X có kinh nghiệm mấy chục năm nay .Bạn có thể tham khảo trên Web: www.geophysical.com.vn. Nhưng đều sử dụng các Ống nhân quang điện làm sensor để đo cường độ, biên độ của chất phóng xa hay là các tia phóng xạ như Gamma, Tia X... Nên các bạn cứ thử nghiệm đi sẽ thành công thôi. Bạn thử vào chỗ này tìm tài liệu nhé : http://jp.hamamatsu.com/products/sen.../index_en.html
Chúc thành công.

[pvkhai]

bạn ơi,nếu bạn dùng cảm biến "Lân quang " giống như tôi thì bạn và tôi đều sai lầm từ cơ bản.Đặc tính lân quang từ bìa tăng sáng ko phải là đáp ứng ngay lập tức khi có tia X và khi không có tia X.
Khi có tia X phải 1 thời gian sau nó mới phát sáng. Khi tia X mất đi nó còn lưu lại 1 thời gian sau mới tắt ánh sáng,do đó nó chỉ phụ giúp cho việc hiện ảnh mà thôi.
Cảm biến ion nằm trong bộ phận auto exposure của máy Xquang nào có chức năng này.
Bạn cứ khao tôi 1 chầu bia trên mạng là được rồi.

Miếng huỳnh quang này không phải là bìa tăng sáng, nó là màn huỳnh quang trong màn chiếu X quang. Trước khi làm tôi cũng nghĩ đến một điều là độ trễ của nó sẽ cho giá trị không chính xác, nhưng trong thực tế thì tôi thấy nhận thấy thế này: khi chụp với máy X quang 50Hz, nhìn trên Osciloscope tôi thấy các xung do cảm biến nhận được do bóng X quang phát ra xung như tôi đã nói, như vậy thời gian trễ chỉ nằm trong tầm mS ( bởi vì 1/2 chu kỳ là 10mS).
Thông số T theo tôi có thể sai số nhiều vì nó là tổng thời gian trễ của các xung, nhưng thông số T_total thì sai số tầm mS ( vì đó là thời gian từ khi bắt đầu phát tia cho đến khi kết thúc phát tia, đó là tổng thời gian phát tia và thời gian nghỉ), sai số này không đáng kể.
Thông số T chỉ để tham khảo mặc dù nó là yếu tố quyết định liều lượng tia X, nhưng vì nó lại phụ thuộc vào kV. Với máy 50Hz không thể điều chỉnh được thông số này bằng Timer.
Với máy cao tần thì không bàn cải, trên cảm biến chỉ hiện lên 1 xung từ đầu đến cuối và sai số cũng chỉ mS. Các kỹ thuật chụp hiện nay thường >50mS
sai số tầm mS là có thể chấp nhận được.
Còn nữa, tế bào quang điện tôi lấy từ máy sinh hóa, có độ nhạy rất cao và độ ổn định rất tốt.
Máy tự làm mà được như vậy là đã quá quí, muốn chính xác hơn thì phải tốn $ thôi.
À quên tôi có máy đo mức phát xạ X quang, vừa rồi bị rơi xuống đất hỏng mất cảm biến ( hình như là buồng ion hóa) bạn biết ở đâu có cái này chỉ giúp.
Trên mạng không có bia chỉ có cái này thôi
Chúc vui!