【摘要】：當今世界,核科學與技術在眾多行業(yè)領域內都得到了廣泛地應用,比如醫(yī)學領域,物理學領域,農業(yè)領域,工業(yè)領域,環(huán)境科學,海關安檢等。雖然核技術的應用能夠造福于世界,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移以及核事故的發(fā)生,對海關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中測量中子/γ能譜的便攜式LASO探測器數(shù)字化譜儀,能夠對復雜放射性材料進行監(jiān)測,可用于海關和過境物品的檢測,亦可檢測核電站放射性物質異常泄露。目前在國內,實現(xiàn)同時對中子和γ進行探測主要采用的是雙探頭技術,即采用中子探測器和γ探測器分別探測中子和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)成本與電路設計的復雜性。因此,論文提出了一種基于LASO閃爍體探測器的單探頭技術,再結合能譜儀數(shù)字化處理技術來實現(xiàn)中子-γ的混合場測量。論文首先對比了單探測器技術和雙探測器技術優(yōu)缺點,提出了一種能在混合場中測量中子/γ能譜的單探頭數(shù)字化譜儀的設計方案;然后,重點闡述了系統(tǒng)設計的技術要點,能譜系統(tǒng)設計包括硬件系統(tǒng),甄別算法,軟件系統(tǒng)的設計。能譜儀硬件系統(tǒng)包括電源電路,高壓電路,濾波電路,信號調理電路,高速ADC采集電路,FPGA信號處理電路,通信電路,以及MCU主控電路。可實現(xiàn)對探測器信號的調理,采集,處理,存儲,顯示,傳輸?shù)裙δ�。其�?高壓電路和電源電路具有結構簡單,電壓輸出可調,體積較小,噪聲低,成本低等優(yōu)點。LRC濾波電路對直流電壓中噪聲和紋波都具有較好的濾波效果;針對中子和γ射線測量過程中的相互干擾,研究了中子-γ甄別算法。對各甄別方法的原理及特點進行了闡述,并選擇實用和簡單的幅度甄別方法;最后設計了基于μC/OS-Ⅱ多任務實時操作系統(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,通過編寫多任務軟件功能層,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,處理,存儲,傳輸,能譜顯示等多種功能。引入μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)使能譜儀軟件運行更加穩(wěn)定,并更易開發(fā)。在整套系統(tǒng)設計完成后,論文對數(shù)字化譜儀實物進行了展示和介紹,包括電源高壓板,數(shù)字化多道板,主控板以及儀器內部的結構圖。然后對部分硬件電路進行了測試,其中高壓電路和電源電路輸出電壓達到預期設計的目標,濾波電路對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探測器探測Cs源產(chǎn)生的γ射線時,脈沖信號輸出正常,經(jīng)過信號調理電路后,可輸出滿足設計要求的脈沖波形。最后在含有中子和γ射線的混合場中測試,通過對測試結果分析可知,論文設計的基于LASO探測器的數(shù)字化能譜儀能夠實現(xiàn)中子/γ射線的甄別以及能譜測量。
【圖文】：

第 2 章 總體方案設計與中子探測2.1 總體方案設計基于 LASO 探測器的數(shù)字化能譜儀總體方案設計包括了硬件設計與軟件設計。硬件設計中包括高壓電路，濾波電路，電源電路，數(shù)字增益控制電路，信號調理電路，高速 ADC 數(shù)據(jù)采集電路，F(xiàn)PGA 信號處理及通信電路，MCU 主控電路。軟件設計包括了中子-γ 甄別算法和 μC/OS-II 實時操作系統(tǒng)移植及應用程序的編寫。通過系統(tǒng)總體方案設計可實現(xiàn)中子-γ 信號的探測，調理，采集，處理，通信，存儲，顯示，傳輸?shù)戎饕δ堋＞唧w系統(tǒng)總體方案設計方案框圖如下所示：

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

【參考文獻】

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本文編號：2695273