【摘要】：當(dāng)今世界,核科學(xué)與技術(shù)在眾多行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛地應(yīng)用,比如醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,物理學(xué)領(lǐng)域,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,工業(yè)領(lǐng)域,環(huán)境科學(xué),海關(guān)安檢等。雖然核技術(shù)的應(yīng)用能夠造福于世界,但是也給世界造成了一些威脅,其中放射性核材料的非法轉(zhuǎn)移以及核事故的發(fā)生,對(duì)海關(guān)安檢和核電站提出了種種挑戰(zhàn)。因此,論文研制一種能在混合場(chǎng)中測(cè)量中子/γ能譜的便攜式LASO探測(cè)器數(shù)字化譜儀,能夠?qū)?fù)雜放射性材料進(jìn)行監(jiān)測(cè),可用于海關(guān)和過(guò)境物品的檢測(cè),亦可檢測(cè)核電站放射性物質(zhì)異常泄露。目前在國(guó)內(nèi),實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)中子和γ進(jìn)行探測(cè)主要采用的是雙探頭技術(shù),即采用中子探測(cè)器和γ探測(cè)器分別探測(cè)中子和γ射線。但這樣既增加了系統(tǒng)的體積與重量,又增加了系統(tǒng)成本與電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。因此,論文提出了一種基于LASO閃爍體探測(cè)器的單探頭技術(shù),再結(jié)合能譜儀數(shù)字化處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)中子-γ的混合場(chǎng)測(cè)量。論文首先對(duì)比了單探測(cè)器技術(shù)和雙探測(cè)器技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種能在混合場(chǎng)中測(cè)量中子/γ能譜的單探頭數(shù)字化譜儀的設(shè)計(jì)方案;然后,重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn),能譜系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng),甄別算法,軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。能譜儀硬件系統(tǒng)包括電源電路,高壓電路,濾波電路,信號(hào)調(diào)理電路,高速ADC采集電路,FPGA信號(hào)處理電路,通信電路,以及MCU主控電路�？蓪�(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器信號(hào)的調(diào)理,采集,處理,存儲(chǔ),顯示,傳輸?shù)裙δ堋Ｆ渲?高壓電路和電源電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電壓輸出可調(diào),體積較小,噪聲低,成本低等優(yōu)點(diǎn)。LRC濾波電路對(duì)直流電壓中噪聲和紋波都具有較好的濾波效果;針對(duì)中子和γ射線測(cè)量過(guò)程中的相互干擾,研究了中子-γ甄別算法。對(duì)各甄別方法的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了闡述,并選擇實(shí)用和簡(jiǎn)單的幅度甄別方法;最后設(shè)計(jì)了基于μC/OS-Ⅱ多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟件和用戶界面層。將μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)移植到ARM控制器上,通過(guò)編寫多任務(wù)軟件功能層,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,處理,存儲(chǔ),傳輸,能譜顯示等多種功能。引入μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)使能譜儀軟件運(yùn)行更加穩(wěn)定,并更易開發(fā)。在整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,論文對(duì)數(shù)字化譜儀實(shí)物進(jìn)行了展示和介紹,包括電源高壓板,數(shù)字化多道板,主控板以及儀器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。然后對(duì)部分硬件電路進(jìn)行了測(cè)試,其中高壓電路和電源電路輸出電壓達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo),濾波電路對(duì)降低高壓電路和電源電路輸出電壓的噪聲紋波取得了較好的效果。LASO探測(cè)器探測(cè)Cs源產(chǎn)生的γ射線時(shí),脈沖信號(hào)輸出正常,經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后,可輸出滿足設(shè)計(jì)要求的脈沖波形。最后在含有中子和γ射線的混合場(chǎng)中測(cè)試,通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果分析可知,論文設(shè)計(jì)的基于LASO探測(cè)器的數(shù)字化能譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)中子/γ射線的甄別以及能譜測(cè)量。
【圖文】：

第 2 章 總體方案設(shè)計(jì)與中子探測(cè)2.1 總體方案設(shè)計(jì)基于 LASO 探測(cè)器的數(shù)字化能譜儀總體方案設(shè)計(jì)包括了硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)中包括高壓電路，濾波電路，電源電路，數(shù)字增益控制電路，信號(hào)調(diào)理電路，高速 ADC 數(shù)據(jù)采集電路，F(xiàn)PGA 信號(hào)處理及通信電路，MCU 主控電路。軟件設(shè)計(jì)包括了中子-γ 甄別算法和 μC/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植及應(yīng)用程序的編寫。通過(guò)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)中子-γ 信號(hào)的探測(cè)，調(diào)理，采集，處理，通信，存儲(chǔ)，顯示，傳輸?shù)戎饕δ�。具體系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)方案框圖如下所示：

Au,Dy，所需反應(yīng)面積由測(cè)試對(duì)象決定，，主要用時(shí)間法樣的中子在飛越相同路徑時(shí)，由于飛行速度的不一，只需要計(jì)算中子的飛行時(shí)間就可以測(cè)出它的能量子和快中子的能量。測(cè)器原理將中子探測(cè)器可分為氣體探測(cè)器、閃爍體探測(cè)探測(cè)器器一般包括電離室、正比計(jì)數(shù)器和 G-M 管。探測(cè)媒也雷同，以3He 中子管的結(jié)構(gòu)為例，如下圖 2-2 所
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695273