Мобильное радиоустройство с функцией контроля радиационной обстановки

Мобильное радиоустройство (сотовый мобильный телефон, смартфон) содержит корпус 14, в котором размещен процессор 1. К процессору 1 подключены блок 2 памяти, монитор 3, средства 4 звуковой сигнализации, клавиатура 5, блок 6 питания, навигационное устройство 9 систем GPS и ГЛОНАС, приемопередающее устройство (приемопередатчик Wi-Fi/GPRS) 15. Мобильное радиоустройство снабжено последовательно связанными между собой полупроводниковым детектором 8 радиоактивного излучения, операционным электронным усилителем 7 и блоком 10 сопряжения, подключенным к процессору 1 для взаимодействия с помощью последнего с остальными вышеуказанными элементами устройства. Детектор 8 содержит чувствительный(ые) элемент(ы) 17 - выделенный объем полупроводника - кремния (Si); напыленные электроды 18; изолятор 19 (SiO₂). Детектор 8 - устройство, служащее для преобразования явлений, вызываемых радиоактивными (ионизирующими) излучениями в электрический или другой сигнал. Детектор 8 радиоактивного излучения выполнен с возможностью измерения альфа, бета, гамма и нейтронного излучения, а также солнечной радиации. Таким образом, создано эффективное мобильное радиоустройство, обеспечивающее дополнительные функции с сохранение ударной прочности и вибрационной устойчивости, и расширен арсенал мобильных радиоустройств.

Полезная модель относится к устройствам мобильной связи (мобильный, сотовый телефон, смартфон), оснащенных вспомогательным оборудованием, в частности к портативным устройствам радиосвязи, имеющим встроенный модуль, предназначенный для измерений и обработки результатов измерений в виде дозиметра-радиометра (DOzimetr-RAdiometr, сокращенно «DO-RA»).

В связи с катастрофами в Чернобыле и на Фукусима-1 в мире значительно обострилось внимание к воздействию радиации на организм человека в зоне зараженной радиацией, в приграничных зонах заражения, так и в отдаленных местах, где могут появиться продукты радиоактивного распада, занесенные ветром, дождем, грунтовыми водами, водами рек, морей и океанов. Существуют различные конструкции дозиметров и радиометров, имеющих самостоятельный корпус, в котором размещены оборудование, и средства визуальной индикации. Однако, обеспечение всех людей средствами контроля радиационной обстановки в виде мобильных приборов, требующих постоянного ношения и содержащих каждый индивидуальные средства питания, сигнализации и индикации, и не удобно и не рационально.

Известны мобильные телефоны в комбинации с встроенным вспомогательным оборудованием.

Известен сотовый телефон, в котором используется отдельно выполненное командное устройство в виде футляра для мобильного телефона, предназначенное для преобразования электрического сигнала, поступающего с электронного блока после срабатывания охранного датчика, в механическое воздействие посредством электромеханического узла на клавишу сотового телефона для подачи сигнала тревоги, представляющего собой вызов абонента с помощью функции сотового телефона «быстрый вызов», при возможности использования GSM связи с функцией «блокирование всех входящих» (RU 102282).

Известно мобильное радиоустройство, в котором установлен измерительный модуль, экранированный от воздействия электромагнитных волн, генерируемых мобильным радиоустройством (WO 2006/092323).

Известен мобильный (сотовый) телефон с дополнительными функциями, содержащий в себе приемопередающее устройство (приемопередатчик) для передачи и приема звуковых (средства звуковой сигнализации) и информационных сигналов, схему обработки сигналов, которая при работе соединяется с приемопередатчиком и микропроцессором для обработки сигналов, переданных и принятых приемопередатчиком, запоминающее устройство (блок памяти), кнопочную панель (клавиатуру), дисплей (монитор), аккумулятор (блок питания), корпус, он дополнительно снабжен встроенным дополнительным специальным средством - электронно-оптическим модулем для измерения расстояний, площадей, объемов и обработки результатов измерений, который при работе соединяется со схемой обработки сигналов, кнопочной панелью, дисплеем, аккумулятором, приемопередатчиком и микропроцессором, выполненным с возможностью прекращения работы электронно-оптического модуля и сохранения результатов его работы при поступлении входящего телефонного звонка. (RU 70434).

Недостатками перечисленных известных мобильных радиоустройств и детекторов является узость функциональных возможностей, не обеспечивающих оперативный и надежный контроль радиационной обстановки.

Известно мобильное радиоустройство, содержащее корпус, в котором размещены электрически связанные между собой приемопередающее устройство и процессор, к которому подключены монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания и средства звуковой сигнализации, оно снабжено последовательно связанными полупроводниковым детектором излучения, усилителем и блоком сопряжения, выход которого подключен к процессору, выполненному с возможностью формирования звуковых и визуальных сигналов дозиметра и радиометра с помощью упомянутых средств звуковой сигнализации и монитора (RU 109625, прототип).

Недостатком данного мобильного радиоустройства и детектора является низкая чувствительность, обусловленная отсутствием доступного: недорогого освоенного промышленностью полупроводникового материала, который при моноблочном исполнении сочетал бы в себе такие свойства, как большая ширина запрещенной зоны и высокая подвижность носителей (выбитых квантами излучения электронов) в нормальных условиях окружающей среды (без охлаждения).

Например, германиевые детекторы, обладающие, в основном, нужными качествами, охлаждают до температуры жидкого азота, что делает их неприемлемыми для мобильных (карманных) радиоустройств. Кремниевый моноблочный детектор содержит, при нормальных условиях, нежелательно много собственных свободных электронов. Для повышения чувствительности, необходимо увеличивать объем полупроводника, чтобы повысить вероятность попадания и рассеяния в нем, например, гамма - кванта и, соответственно повысить скорость счета частиц радиационного потока. Но с ростом объема, пропорционально увеличивается и число собственных носителей, на фоне которых добавочные носители, вызванные действием кванта излучения, становятся малозаметными и выделение их оказывается непростой задачей, и требует привлечения криогенной техники, прецизионных усилительных устройств или непосредственного лавинного усиления сигнала в сильном электрическом поле, чтобы регистрировать события проникающей радиации.

В целом, недостатками известного радиоустройства являются высокая себестоимость, сложность компоновки детектора, а также низкая ударная прочность и вибрационная устойчивость известных детекторов, большие габариты и значительные затраты энергии, не приемлемые для мобильных карманных радиоустройств, таких, как мобильный телефон, смартфон.

Технической задачей полезной модели является создание эффективного мобильного радиоустройства и эффективного детектора излучения, и расширение арсенала мобильных радиоустройств и детекторов излучения.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в повышении чувствительности при сохранении минимальных габаритов, ударной прочности и вибрационной устойчивости, для обеспечения более надежного выявления, более точного измерения без привлечения криогенной техники, прецизионных усилительных устройств или непосредственного лавинного усиления сигнала в сильном электрическом поле, пригодного для мобильных карманных радиоустройств, а также для хранения и обработки параметров радиационной обстановки: контроля радиационной чистоты территории и формирования соответствующей информации в доступном виде, пригодном для использования, при минимальной себестоимости радиоустройства.

В частности, для сигнализации о допустимой в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале предельной и недопустимой дозе облучения, определения величины фона радиоактивного излучения, формирования графиков состояния органов и систем человека в зависимости от накопленной дозы облучения, формирования рекомендаций для профилактики, в зависимости от накопленной дозы радиоактивного облучения, а также вывода на монитор соответствующих информационных визуальных сообщений.

Сущность полезной модели состоит в том, что мобильное радиоустройство содержит корпус, в котором размещены электрически связанные между собой приемопередающее устройство и процессор, к которому подключены монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания и средства звуковой сигнализации, а также полупроводниковый детектор излучения, связанный усилителем с процессором, причем полупроводниковый детектор излучения выполнен в виде сотовой структуры из параллельно включенных своими парными электродами чувствительных элементов из неорганического кристаллического полупроводникового материала.

Предпочтительно чувствительные элементы выполнены в форме прямоугольных параллепипедов из кремния, а оба электрода выполнены напыленными на одной стороне (поверхности) каждого чувствительного элемента и подключены микроэлектронной пайкой (золотыми волосками) через усилитель к процессору.

Предпочтительно чувствительные элементы выполнены из пластины особочистого кремния в форме кубиков, которые окислены с пяти сторон с образованием изолирующей пленки окиси кремния, а на шестую сторону нанесены электроды

Предпочтительно чувствительные элементы наклеены на общую подложку с высокими сопротивлением изоляции и электрической прочностью, низкой диэлектрической проницаемостью, например, из керамики.

Предпочтительно процессор выполнен с программным обеспечением для сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения, определения величины фона радиоактивного излучение, формирования графиков состояния органов и систем человека в зависимости от накопленной дозы облучения, формирования рекомендаций для профилактики, в зависимости от накопленной дозы радиоактивного облучения, а также вывода на монитор соответствующих информационных визуальных сообщений в графическом, табличном, текстовом виде.

Предпочтительно процессор выполнен с программным обеспечением для сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале.

Предпочтительно клавиатура содержит дополнительные клавиши для управления работой в режиме дозиметра-радиометра.

Предпочтительно радиоустройство снабжено навигационным устройством для определения местоположения в пространстве с помощью систем GPS и ГЛОНАС.

Предпочтительно полупроводниковый детектор излучения связан с процессором через, усилитель и блок сопряжения, размещенные в его корпусе или в съемно-надевном кожухе.

На чертеже фиг.1 изображена принципиальная блок-схема заявляемого мобильного радиоустройства с заявляемым дозиметром-радиометром (дозиметром излучения), на фиг.2 - конструктивная схема чувствительного элемента детектора.

Мобильное радиоустройство (мобильный телефон, смартфон) содержит корпус 14 (изображен условно), в котором размещен процессор 1. К процессору 1 подключены блок 2 памяти, монитор 3, средства 4 звуковой сигнализации, клавиатура 5, блок 6 питания, навигационное устройство 9 систем GPS и ГЛОНАС, приемопередающее устройство (приемопередатчик Wi-Fi/GPRS) 15. Мобильное радиоустройство снабжено последовательно связанными между собой полупроводниковым детектором 8 радиоактивного излучения, операционным электронным усилителем 7 и блоком 10 сопряжения, подключенным к процессору 1 для взаимодействия с помощью последнего с остальными вышеуказанными элементами устройства.

На фиг.2 обозначены чувствительный(ые) элемент(ы) 17 - выделенный объем полупроводника - кремния (Si); напыленные электроды 18; изолятор 19 (SiO₂)

Детектор 8 - устройство, служащее для преобразования явлений, вызываемых радиоактивными (ионизирующими) излучениями в электрический или другой сигнал. Детектор 8 радиоактивного излучения выполнен с возможностью измерения альфа, бета, гамма и нейтронного излучения, а также солнечной радиации.

Процессор 1 оснащен программным обеспечением для как для реализации функций радиоустройства связи, так и для контроля, накопления сведений и сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения, определения величины фона радиоактивного излучение, формирования графиков состояния органов и систем человека в зависимости от накопленной дозы облучения, формирования рекомендаций для профилактики, в зависимости от накопленной дозы радиоактивного облучения, а также вывода на монитор 3 соответствующих информационных графических, табличных, текстовых визуальных сообщений, которое состоит из четырех режимных программных модулей, условно показанных на чертеже:

- информационный модуль 11 "Дозиметр"

- информационный модуль 12 "Радиометр"

- информационный модуль 13 "Воздействие на отдельные человеческие органы"

- информационный модуль 14 "Уровень солнечной радиации".

Дозиметр - устройство для измерения дозы или мощности дозы ионизирующего излучения, полученной прибором (и тем, кто им пользуется) за некоторый промежуток времени, например, за период нахождения на некоторой территории или за рабочую смену.

Радиометр - прибор для измерения плотности потока ионизирующих излучений для проверки на радиоактивность подозрительных предметов и оценки радиационной обстановки в данном месте в данный момент.

Техническое решение настоящей полезной модели основано на том, что предлагается электрически выделить каждый объем чувствительного элемента 17 детектора 8 излучения, содержащий количество тепловых электронов, соизмеримое с тем дополнительным количеством электронов, которые образуются в одном акте рассеяния кванта излучения. В этом случае удается относительно легко, без привлечения криогенной техники, прецизионных усилительных устройств или непосредственного лавинного усиления сигнала в сильном электрическом поле, регистрировать единичные события рассеяния квантов проникающей радиации в каждом чувствительном элементе 17. Создавая по планарной технологии массив параллельно работающих элементарных чувствительных элементов (датчиков) 17 из кремния, т.е. сотовую структуру детектора 8 в целом, можно достичь требуемой суммарной чувствительности для контроля излучения. Целесообразно расположить оба электрода 18 каждого чувствительного элемента 17 на одной поверхности (грани) чувствительного элемента 17. Для работы такого детектора 8 не требуется высокое (сотни вольт) напряжение, требуемое, например, для работы газоразрядных детекторов.

Таким образом, создавая по планарной технологии массив параллельно работающих чувствительных элементов, как элементарных датчиков, т.е. сотовую структуру, достигается требуемая суммарная чувствительность детектора 8. Так, если на 1 см² изготовить 100 параллельно работающих чувствительных элементов 17, то средняя частота счета составит уже 0.2 с^-1, не требуя высокого напряжения. Дополнительная стоимость в этом случае практически будет определяться только стоимостью дополнительной площади кремния (стоимость кремниевой пластины диаметром 300 мм составляет примерно $ 100, соответственно стоимость 1 см² составляет примерно $ 0.15).

Из пластины особочистого кремния (Electronic Grade Silicon) вырезаются кубики со стороной 1 мм. С пяти сторон (граней куба или параллелепипеда) они окисляются (образуется изолирующая пленка SiO₂ ), на шестую сторону (грань) наносятся электроды, которые микроэлектронной пайкой (золотыми волосками) соединяются с усилителем. Под усилителем 7 понимается система преобразования сигналов в форму, пригодную для обработки процессором, при этом усилитель может состоять из индивидуальных усилительных устройств для каждого чувствительного элемента или общим. Чувствительные элементы наклеены на общую подложку с высокими сопротивлением изоляции и электрической прочностью, низкой диэлектрической проницаемостью, например, из керамики (например, из поликора), ситалла.

Сама по себе цепь, состоящая из детектора 8 радиоактивного излучения, операционного усилителя 7 и блока 10 сопряжения не может реализовать функции дозиметра или радиометра, как самостоятельного средства.

Процессор 1 выполнен с программным обеспечением для визуальной или звуковой, с помощью средств 4, сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале.

Клавиатура 5 содержит дополнительные клавиши (не обозначены) для управления работой в режиме дозиметра и/или радиометра.

Реализация функций дозиметра или радиометра определяется программой процессора 1, причем схема, как дозиметра, так и радиометра, образуется детектором 8 DORASi, блоком 10 сопряжения, усилителем 7 и всей совокупностью оборудования мобильного радиоустройства. Детектор 8, блок 10 сопряжения и усилитель 7 могут быть размещены в корпусе 14 мобильного радиоустройства или в съемно-надевном кожухе (не изображен).

Смартфон - это продвинутый вариант мобильного телефона, с широкими возможностями по настройке под нужды пользователя.

Таким образом, объединение взаимодействующих между собой устройств (элементов схемы) 1-10,15 в одно привело к их конструктивному единству и функциональной взаимосвязи, и, соответственно, к созданию нового мобильного радиоустройства с расширенными полезными возможностями.

Мобильное радиоустройство с дозиметром-радиометром работает следующим образом.

При включении радиоустройства в работу активизируется навигационное устройство 9, приемопередатчик 15 и детектор (датчик сотовой структуры) DORASi 8. Устройство 9 принимает координаты систем GPS/ГЛОНАСС и фиксирует их в блоке 2 памяти. Радиоустройство в целом функционирует с питанием от блока 6 обычным образом как мобильный телефон (смартфон), кроме того, детектор 8 под воздействием радиационного излучения формирует сигналы, характеризующие радиационную обстановку.

При этом полупроводниковый чувствительный элемент 17 детектора 8 работает подобно ионизационной камере с тем отличием, что ионизация происходит не в газовом промежутке, а в толще кристалла кремния. К полупроводниковому кристаллу прикладывается напряжение, что обеспечивает сбор всех зарядов, образованных частицей в объеме детектора 8.

Заряженная частица, проникая в полупроводниковый материал (кремний) чувствительного элемента 17 детектора 8, создает электронно-дырочные пары, которые под действием электрического поля перемещаются к электродам. В результате во внешней цепи полупроводникового детектора 8 возникает электрический импульс, который далее преобразуется (нормируется и усиливается) усилителем 7 и регистрируется процессором 1.

Каждый чувствительный элемент 17 детектора 8 представляет собой объем V чистого (нелегированного) кремния с собственной концентрацией (свободных электронов) носителей n₀=1.5·10¹⁰ см^-3, чему соответствует собственное удельное объемное сопротивление =2.3·10⁵ Ом·см. В среднем, в этом выделенном объеме, будет находиться N₀=n₀ ·V 'электронов.

Средняя относительная величина флуктуаций количества электронов пропорциональна , соответственно среднеквадратичная амплитуда флуктуаций количества электронов N₀ в объеме V, будет равна;

Сделаем численные оценки. Пусть V=1 мм³. Тогда N₀=1.5·10⁷ и N₀=1.2·10⁴.

Среднеквадратичная амплитуда тепловых флуктуаций напряжения V на сопротивлении R в полосе частот может быть оценена по формуле Найквиста:

где k - постоянная Больцмана, Т - температура.

Пусть объем полупроводника V имеет вид куба высотой h=1 мм и площадью основания S=1 мм². Тогда его электрическое сопротивление R=2.3·10⁶ Ом, а емкость С=0.12 пФ. К полупроводнику приложено напряжение U=1 В.

В этом случае напряженность электрического поля в объеме куба элемента 17 составит величину Е=U/h=10 В/см. Дрейфовая скорость основных носителей тока - электронов в поле Е составит величину v_e=µ_e·E=1.3·10⁴ см/с. Соответственно время t_h, пересечения электроном межэлектродного промежутка h составит величину t_h=h/v _e=8·10^-6 с. При этом все связанные с переносом носителей процессы должны укладываться в полосу частот A=1-1·10⁶ Гц. Отсюда можно оценить среднеквадратичную амплитуду тепловых шумов V=3.5-10^-4 В. Соответствующие среднеквадратичные тепловые флуктуации тока составят величину 1=1.5·10^-10 А.

Пусть налетающий -квант с энергией 0.5 МэВ выбил в объеме V комптоновский электрон, который создал N_e электронов проводимости.

Количество выбитых -квантом электронов проводимости N_e можно оценить как отношение энергии комптоновского электрона E_k к энергии образования электронно-дырочной пары Е_еh.

Учитывая, что для кремния E_eh =3.8 зВ, следовательно, N_e=4.5·10⁴ электронов проводимости. Эти избыточные электроны уйдут из объема полупроводника за время t_h, создав импульс тока амплитудой I=e·N_e/t_h=0.9·10^-9 А.

Измеряя величину заряда, образованного поглощенным квантом, можно определить его энергию.

Пусть, например, рассматриваемый элемент 17 подключен ко входу транзистора с входной емкостью С_вх=1.5 пФ. Заряд облака выбитых -квантом электронов составит Q=e·N_e=0.7·10^-14К. Напряжение на входе транзистора, соответствующее выделившемуся на входной емкости С_вх заряду Q, составит величину U=Q/ С_вх=5 мВ.

Следует отметить, что реально не обязательно изготавливать чувствительный элемент 17 в виде куба полупроводника с собственной проводимостью.

Чувствительные элементы 17 могут быть также выполнены из пластины особочистого кремния (Electronic Grade Silicon) по планарной технологии глубокого окисления кремния. При этом на отдельных участках материал делается пористым и туда проникает кислород для получения из кремния Si слоя изолятора 19 в виде окиси кремния SiO₂. Планарная технология обеспечивает возможность одновременного изготовления в едином технологическом процессе огромного числа дискретных полупроводниковых чувствительных элементов 17 на одной подложке, что позволяет существенно снизить их стоимость. Также в случае изготовления на одной пластине чувствительных элементов 17 параметры всех чувствительных элементов 17 оказываются близкими.

Оценим характеристики излучения. Пусть мы имеем поток -квантов с мощностью экспозиционной дозы =100 мкР/час=7.2·10^-15 Кл/г·с=1.7·10 ^-14 Кл/см³·с.

В этих равенствах учтено, что удельная плотность кремния m=2.3 г/см³, в системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица - рентген (Р), при этом 1 Кл/кг=3876 Р. Зная заряд электрона, можно определить объемную скорость ионизации в кремнии =1.1·10⁵ 1/см³·с. Пусть энергия -квантов равна 1 МэВ. Тогда одному -кванту будет соответствовать N_e электронов, в данном случае N_e=1.2·10⁵. Скорости радиационной генерации электронов соответствует скорость поглощения -квантов .

Плотность падающего потока -квантов j-cвязана со скоростью их поглощения через величину их среднего пробега 1 или обратной величины этого параметра - µ

При рассматриваемых значениях параметров получаем, что дозе 100 мкР/час соответствует поток излучения j=12 квантов/см²·с. Далее можно оценить частоту отсчетов гамма квантов с энергией ~ 1 МэВ кремниевым чувствительным элементом 17 объемом V=1 мм³.

Подставляя значения параметров, получаем, 2·10^-3 с^-1.

Частота отсчетов резко повышается за счет наличия на поверхности кремниевой пластины сотовой структуры в виде группы чувствительных элементов 17.

Изначально слабый сигнал (создаваемый всего несколькими десятками тысяч электронов) отдельных чувствительных элементов 17 может усиливаться путем формирования лавин в сильном электрическом поле. Это решение наиболее просто, но такие экспоненциальные процессы не достаточно стабильны. По этому целесообразно полевое усиление усилителем 7 в транзисторах, обладающее большей стабильностью, линейностью, меньшим энергопотреблением и т.д.

Уже усиленные сигналы поступают на блок 10 сопряжения, например, схему оцифровки и счета, которая определяет количество квантов, и спектр излучения. Расчеты осуществляются на процессоре 1 радиоустройства, например, смартфона.

Сигналы детектора 8 усиливаются усилителем 7, преобразуются блоком 10 сопряжения, подвергаются обработке процессором 1 с определением допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале, определением величины фона радиоактивного излучение, формированием графиков состояния органов и систем человека в зависимости от накопленной дозы облучения, формированием рекомендаций для профилактики, в зависимости от накопленной дозы радиоактивного облучения, а так же текущим параметрами солнечной радиации и фиксирует их в блоке 2 памяти. Результаты визуализируются на дисплее (мониторе, экране).

Далее эти данные предаются через приемопередатчик 15 (Wi-Fi/GPRS) на централизованный, например стационарный, сервер обработки данных провайдера мобильной связи, накапливаются, обрабатываются и предоставляются, например, участникам акции "Наш Радиоактивный Мир". Участники акции «Наш Радиоактивный Мир» - добровольные владельцы прибора DO-RA и сервиса GPS/ГЛОНАС по картированию территорий и ареалов заражения радиоактивными элементами распада.

В случае активации радиоустройства и нажатия соответствующих кнопок на клавиатуре 5 производится вывод на один и тот же монитор 3 соответствующих информационных визуальных сообщений, как о текстовых сообщениях и пропущенных звонках, так и вышеперечисленных сведений о радиационной обстановке, включая солнечную радиацию.

Одни и те же средства 4 звуковой сигнализации информируют пользователя о входящих сигналах на радиочастоте, поступивших на процессор 1, и, при достижении порогового значения - о допустимой предельной и/или недопустимой дозе облучения в заранее установленном программно часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале. Информация об уровне экспозиционной дозы ионизирующего излучения выводится на одном и том же мониторе 3 радиоустройства в виде числового значения в таких единицах, как например, мкР/час. Эти единицы могут пересчитываться, корректироваться и выводиться на экран монитора 3 в системе мер и величин, принятых в стране пребывания пользователя. Линейность характеристики детектора 8 и пропорциональность количества выбитых квантом излучения электронов, позволяют определять энергетические характеристики излучения и по ним устанавливать источник излучения.

Устройство 9 реализует навигационными средствами (не изображены) определение местоположения в пространстве на базе систем GPS и ГЛОНАС.

Навигационные средства для определения местоположения в пространстве на базе систем GPS и ГЛОНАС с помощью устройства 9 и процессора 1 выводят на один и тот же монитор 3 сведения о местонахождении радиоустройства.

Заявляемое техническое решение позволяет снабдить реализовать с помощью мобильных телефонов и смартфонов функции дозиметра-радиометра на основе минимального числа встроенных, либо навесных элементов, которые придают возможность радиоустройству в целом не только поддерживать телефонную связь, но и измерять дозу облучения его владельца и фон территории местоположения измерения. Актуальность такого технического решения определяется тем, что на сегодня мобильный телефон является фактически принадлежностью нашего тела. Весь рабочий день мы непрерывно носим с собой мобильный телефон, смартфон, поэтому функция дозиметра-радиометра в нем органично сочетается с другими функциями телефона или смартфона, тем самым, дополняя и значительно расширяя его возможности.

При реализации дозиметра, на той же элементарной базе программно реализуется функция радиометра, для анализа окружающей радиационной обстановки. Эта опция в телефоне, смартфоне поможет контролировать пользователям радиационную чистоту не только территории, где бы они не находились, но и качество продуктов питания, воды и других объектов используемых в жизни и в быту, тем самым, оберегая и защищая их здоровье.

Использование в смартфонах опции определения местоположения радиоустройства в пространстве на базе навигационных систем GPS и ГЛОНАС позволяет обеспечить сбор объективной информации об уровне радиационного фона в местах пребывания владельцев смартфонов в автоматическом режиме.

Полезная модель может быть реализована на основе любого мобильного телефона, смартфона, с сохранением ударной прочности и вибрационной устойчивости, причем функции дозиметра-радиометра реализуются частично элементами схемы мобильного телефона, смартфона в качестве конструктивных составляющих элементов «DO-RA». Работа «DO-RA» в режимах дозиметра-радиометра осуществляется на основе специально разработанных для этих целей пакетов программ и операционной системы, используемой тем или иным мобильным телефоном, смартфоном. Питание «DO-RA» в режиме дозиметра-радиометра производится от штатного аккумулятора (блока 6) мобильного телефона, смартфона. Цепь детектора (DORASi) 8 может быть как конструктивно встроенной в схему телефона для новых моделей мобильных телефонов, смартфонов, так и съемно-надевной (навесной). Дозиметр-радиометр работает благодаря внутренним соединениям и коммуникациям мобильного телефона, смартфона, управляемый специализированным пакетом программ процессора 1.

Таким образом, заявляемое радиоустройство в целом пригодно для осуществления множества функций:

- реализация мобильной телефонной связи.

- определение уровня радиационного фона в окружающем пространстве.

- находит или выявляет предметы, представляющие радиационную опасность.

- определяет пригодность для употребления в пищу различных продуктов.

определяет полезный уровень солнечной радиации для загара человека, согласно индивидуального типа кожного покрова. Таким образом, радиоустройство может быть пригодно также для измерения и анализа солнечной радиации, определяя допустимую дозу и величину воздействия на разные типы кожного покрова человека, от светлого до темного, сигнализируя через системы оповещения о нормах пребывания на отрытом солнечном освещении на пляже или других местах принятия загара.

- Определение накопительной дозы радиоактивного облучения владельца мобильного телефона, смартфона оснащенного «DO-RA» в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале, в режиме дозиметра, показывается на мониторах благодаря специальным графическим файлам и программам.

- Сигнализация о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения, в режиме дозиметра, сообщается через голосовые системы мобильного телефона, смартфона в виде голосовых команд: «нормальная доза облучения», «предельная доза облучения», «недопустимая доза облучения». Размер дозы облучения так же обозначается звуковыми сигналами опасности соответствующих тональностей.

- Постоянный мониторинг уровня солнечной радиации, с рекомендациями, в зависимости индивидуального типа кожного покрова человека.

- Определение величины фона радиоактивного излучение территории, предметов, воды, продуктов питания и других объектов, в режиме радиометра. Визуализация величины радиоактивного фона излучения территории и объектов показывается на экране мобильного телефона, смартфона с помощью специальных графических файлов и программ.

- Формирование графиков состояния органов и систем человека, владельца мобильного телефона, смартфона оснащенного «DO-RA» в зависимости от полученной, накопленной дозы облучения, на основе данных дозиметра, осуществляется специальными графическими файлами и программами, выводится на мониторы мобильных радиоустройств.

- Формирование рекомендаций владельцу мобильного телефона, смартфона оснащенного «DO-RA» для профилактики, в зависимости от полученной, накопленной дозы радиоактивного облучение, на основе данных дозиметра, осуществляется в текстовом виде, выводится на мониторы мобильных радиоустройств.

- Автоматическое формирование отчетов о радиоактивном фоне территории местоположения владельца мобильного телефона, смартфона в режиме реального времени, оснащенного «DO-RA» с координатами на основе GPS и ГЛОНАС, осуществляется через провайдеров мобильной связи.

- Автоматическая передача сведений о радиационной обстановке владельца мобильного телефона, смартфона оснащенного «DO-RA» согласно его наземных координат автоматически передается в центр анализа радиационной обстановки в Мире, в режиме радиометра, для дальнейшей обработки и анализа данных.

- Возврат накопленной информации сформированной центром радиационной обстановки в Мире, в виде визуализированных карт ареалов местности, водных пространств и других объектов, говорящих об уровне радиоактивного заражения, полученного в результате сбора данных от мобильных радиоустройств, оснащенных «DO-RA» обеспечивается на бесплатной основе всем участникам акции «Наш Радиоактивный Мир».

Энергопотребление собственно чувствительного элемента при его сопротивлении порядка 1 Мом и приложенном напряжении порядка 1 В пренебрежимо мало, энергопотребление детектора 8 и всей электронной схемы в ждущем режиме так же незначительно.

Линейность характеристики детектора 8 и пропорциональность количества выбитых электронов энергии, например, -кванта, могут позволить определять энергетические характеристики излучения и по ним устанавливать источник проникающей радиации.

Малое энергопотребление позволяет использовать данный детектор 8 в составе сотового телефона в постоянно включенном состоянии (в режиме мониторинга). При этом кремниевый (на основе кремниевых чувствительных элементов) детектор 8 не требует охлаждения.

По характеру использования подобных устройств, время его нахождения в каких-то помещениях может быть достаточно продолжительным (несколько часов). За это время может накопиться статистика срабатываний даже для весьма малых уровней мощности дозы.

Таким образом, создано эффективное мобильное радиоустройство, обеспечивающее дополнительные функции с сохранение ударной прочности и вибрационной устойчивости, и расширен арсенал мобильных радиоустройств.

1. Мобильное радиоустройство, содержащее корпус, в котором размещены электрически связанные между собой приемопередающее устройство и процессор, к которому подключены монитор, клавиатура, блок памяти, блок питания и средства звуковой сигнализации, а также полупроводниковый детектор излучения, связанный усилителем с процессором, отличающееся тем, что полупроводниковый детектор излучения выполнен в виде сотовой структуры из параллельно включенных своими парными электродами чувствительных элементов из неорганического кристаллического полупроводникового материала.

2. Мобильное радиоустройство по п.1, отличающееся тем, что чувствительные элементы выполнены в форме прямоугольных параллелепипедов из кремния, а оба электрода выполнены напыленными на одной стороне (поверхности) каждого чувствительного элемента и подключены микроэлектронной пайкой (золотыми волосками) через усилитель к процессору.

3. Мобильное радиоустройство по п.2, отличающееся тем, что чувствительные элементы выполнены из пластины особочистого кремния в форме кубиков, которые окислены с пяти сторон с образованием изолирующей пленки окиси кремния, а на шестую сторону нанесены электроды

4. Мобильное радиоустройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что чувствительные элементы наклеены на общую подложку с высокими сопротивлением изоляции и электрической прочностью, низкой диэлектрической проницаемостью, например, из керамики.

5. Мобильное радиоустройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что процессор выполнен с программным обеспечением для сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения, определения величины фона радиоактивного излучения, формирования графиков состояния органов и систем человека в зависимости от накопленной дозы облучения, формирования рекомендаций для профилактики, в зависимости от накопленной дозы радиоактивного облучения, а также вывода на монитор соответствующих информационных визуальных сообщений в графическом, табличном, текстовом виде.

6. Мобильное радиоустройство по п.5, отличающееся тем, что процессор выполнен с программным обеспечением для сигнализации о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения в часовом, дневном, недельном, месячном, годовом интервале.

7. Мобильное радиоустройство по любому из пп.1-3, 6, отличающееся тем, что клавиатура содержит дополнительные клавиши для управления работой в режиме дозиметра-радиометра.

8. Мобильное радиоустройство по любому из пп.1-3, 6, отличающееся тем, что оно снабжено навигационным устройством для определения местоположения в пространстве с помощью систем GPS и ГЛОНАСС.

9. Мобильное радиоустройство по любому из пп.1-3, 6, отличающееся тем, что полупроводниковый детектор излучения связан с процессором через усилитель и блок сопряжения, размещенные в его корпусе или в съемно-надевном кожухе.