【摘要】：探測過程的重建技術是一種在科學探索和工程實踐中都具有重要價值的技術手段。在一些世界頂級的重大成果中,如引力波的首次直接觀測,探測重建技術發(fā)揮了重要的作用。但是在伽瑪能譜探測領域,目前的相關研究主要集中在信號發(fā)生設備的研制方面,用于抽樣的統(tǒng)計分布往往直接采用實測的儀器譜,這時儀器的本征分辨率等重要參數(shù)不能直接得到,由于信號發(fā)生裝置本身就存在電子學噪聲,還會導致輸出信號的實際分布與參考譜線并不相同,能譜中的特征峰被再次展寬。因此,伽瑪能譜探測的物理過程同樣是能譜重建過程中不可或缺的一個關鍵環(huán)節(jié),在能譜重建時應該對這一過程給予同樣的關注,這樣才能真正打通虛擬的仿真信號與現(xiàn)實的物理實驗之間的壁壘。本文以重建閃爍探測器測量伽瑪射線的能譜為目標,對伽瑪能譜探測的數(shù)字重建技術展開了系統(tǒng)深入的研究,取得的主要成果及創(chuàng)新性如下:1.從核輻射事件的性質(zhì)、射線與探測器相互作用的規(guī)律、射線在探測中的輸運過程和輻射探測器自身的特性等方面的研究了產(chǎn)生伽瑪能譜的物理過程,并使用MCNP和Geant4等蒙特卡羅模擬軟件對射線在探測器中的能量沉積過程進行了數(shù)值模擬,實現(xiàn)了伽瑪能譜測量物理過程的重建。2.通過對核儀器中探測器不同接法的分析,得到了多種情況下前置放大器輸出信號的波形,并對脈沖信號的波形進行了數(shù)字化處理,通過討論數(shù)字化脈沖幅度分析器的信號處理過程,確定了構造脈沖波形時所要考慮的主要因素,實現(xiàn)了對伽瑪能譜探測系統(tǒng)輸出脈沖波形的重建。3.搭建了基于高速數(shù)據(jù)采集卡、高速數(shù)據(jù)傳輸端口、固態(tài)硬盤和高速信號發(fā)生器的核信號高速流盤系統(tǒng),實現(xiàn)核信號鏈的數(shù)據(jù)采集與處理。采集了閃爍伽瑪譜儀實測~(137)Cs和天然放射性混合譜的伽瑪能譜探測數(shù)據(jù),構建了數(shù)字能譜數(shù)據(jù)庫,并使系統(tǒng)實現(xiàn)核信號仿真輸出。4.研制了核信號發(fā)生系統(tǒng),能夠模擬多種類型前置放大器的輸出信號,可輸出在信號的時間間隔分布、脈沖幅度分布、上升時間分布和噪聲功率密度分布與真實伽瑪能譜探測過程一致的信號。5.從多個角度對伽瑪能譜重建技術進行了應用,使用重建的能譜對本底的估計方法和穩(wěn)譜方法進行了評價,并使用伽瑪能譜數(shù)字重建技術對核儀器的可行性進行了驗證。本文從伽瑪能譜探測的物理過程出發(fā),最終實現(xiàn)了對伽瑪能譜探測完整過程的數(shù)字重建,補全了傳統(tǒng)核信號仿真中缺失的關鍵環(huán)節(jié)。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TL816.2
【圖文】：

1.1 研究背景1.1.1 探測重建技術的意義人類對自然的探索與認知是從探測開始的，探測是科學技術的開端，而高度仿真的探測過程重建技術在科學探索和工程實踐中都有十分廣泛的應用。甚至在世界頂級的重大成果中，探測過程的重建技術也發(fā)揮了重要的作用，例如引力波的直接觀測。LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）是由位于美國 Hanford 和 Livingston 的兩個引力波直接探測裝置組成的大型物理實驗設備。LSC（LIGO Scientific Collaboration）使用了注入仿真信號的方法對設備進行調(diào)試（Leroy et al，2009），并專門成立了盲注（Blind Injection）小組來重建虛擬的 GW100916 引力波探測事件（Abadie et al，2012），對首次成功觀測到雙黑洞合并（劉見等，2016）產(chǎn)生的 GW150914 引力波事件（Abbott et al，2016）起到了重要作用（Castelvecchi，2016）。LSC 在官方網(wǎng)站發(fā)布的這兩次事件的觀測數(shù)據(jù)如圖 1-1 所示（LSC，2010，LSC，2015）。

成都理工大學博士學位論文必要信息。因此，核輻射探測過程中射線與探測器相輻射探測重建過程中不可或缺的一個關鍵環(huán)節(jié)，應該，這樣才能真正打通虛擬的仿真信號與現(xiàn)實的物理擬物理實驗過程與電子技術生成仿真信號并重，這就測的數(shù)字重建技術。研究現(xiàn)狀外的數(shù)字化核信號發(fā)生器已經(jīng)問世，即意大利的核電出的數(shù)字化核輻射探測器模擬器，其中的一款雙通道 所示（CAEN，2016）。

【參考文獻】

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本文編號：2729143