【摘要】：在核輻射測量中,能譜測量是其中最重要的組成部分之一。通過能譜測量分析可以直接或間接的獲取被測量物質(zhì)的幾何結(jié)構(gòu)、組成元素的種類等重要信息。核輻射測量技術(shù)因其具有靈敏度高、破壞性低和準確度高等優(yōu)勢,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、安全領(lǐng)域、輻射防護、環(huán)境監(jiān)測等方面得到了廣泛的應(yīng)用。閃爍體探測器研制技術(shù)成熟,可選種類多,價格便宜,因此成為了使用最為廣泛的核輻射探測器之一。閃爍體和光電倍增管組成的核輻射測量系統(tǒng)在γ射線測量系統(tǒng)中占有極大的比例,但該測量系統(tǒng)溫度效應(yīng)明顯,長時間測量易造成測量過程中譜線的漂移,從而導(dǎo)致譜線的解析困難和強度測量的誤差。譜儀穩(wěn)譜功能可降低溫度變化對譜漂的影響。本文從硬件和軟件兩個方面著手完成了一個內(nèi)嵌自動穩(wěn)譜的PMT-BASE一體化數(shù)字能譜儀。在硬件設(shè)計方面研制出了RC自放電與復(fù)位放電結(jié)合的混合電荷靈敏前置放大器,設(shè)計并實現(xiàn)了低噪聲多道脈沖幅度分析器的模擬和數(shù)字電路。能譜儀與上位機的通信使用POE硬件標準,僅使用一條網(wǎng)線就可以同時完成供電與數(shù)據(jù)通信,減少了線纜使用數(shù)量,提高了易用性。在穩(wěn)譜方面,本文設(shè)計的能譜儀使用~(241)Am低能γ射線做參考,使用16-bit高速ADC配以高精度譜儀模擬電路來測量~(241)Am低能γ射線。嵌入式軟件使用面積比尋峰算法進行動態(tài)峰位校正。最后通過實驗測試了能譜儀的高壓線性度達到0.99997,能量響應(yīng)線性度達到0.999999,積分非線性為0.08%,微分非線性為0.33%。還使用NaI(Tl)和LaBr_3(Ce)閃爍體配合該譜儀分別測得662keVγ射線能量分辨率為6.77%和2.88%。又使用NaI(Tl)閃爍體測得59.5keVγ射線能量分辨率為12.84%。開啟自動穩(wěn)譜后在0℃至50℃的變溫條件下對662keVγ射線進行測量,峰位始終保持在其平均峰位±2道內(nèi),譜漂得到明顯改善。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL817
【圖文】：

（c） CAEN Gamma stream （d） XIAPixie-Net圖 1-1 國外 PMT-BASE 一體化能譜儀產(chǎn)品國內(nèi)在能譜儀方面的研究長期處于定制開發(fā)模式，一機一用途。雖然在能譜儀的組件方面有很多相關(guān)研究和成果，但通用的 PMT-BASE 一體化多道能譜儀一直處于空白狀態(tài)。正如前文所述，國內(nèi)在這種內(nèi)部集成高壓、PMT 偏置電路、前置放大器的PMT-BASE 一體化能譜儀方面的空缺使得國外在這方面的產(chǎn)品長期處于壟斷地位，價格一直居高不下。因此，本文擬自主研發(fā)一款 PMT-BASE 一體化能譜儀。1.3 研究內(nèi)容本文的研究課題來源于高分辨率航空伽瑪能譜測量及機載成像光譜測量技術(shù)（2017YFC0602100）。目前國外的一體化能譜儀主要是使用 FPGA（Field－Programmable Gate Array，簡稱 FPGA）加 ARM（Advanced RISC Machine，稱ARM）的雙處理器構(gòu)架實現(xiàn)，F(xiàn)PGA加ARM的構(gòu)架能充分發(fā)揮各自器件的特長，

漂是指能譜儀在某條件下的儀器譜和既定條件下的“標準譜”（對同，其峰位或譜形發(fā)生了變化（楊渙章，2009）。引起譜漂的原因有獻最大的為溫度變化。溫度對閃爍體的影響已經(jīng)有很多研究，對于言，它的最大光輸出溫度在 20℃~30℃范圍內(nèi)，在溫度為-40℃時，下降為最大光輸出的 70%左右，在 60℃高溫時下降為最大光輸出M. Moszyński，et al，2006）。同時溫度還會影響到 NaI(TL)晶體的，當溫度下降到-40℃時，其發(fā)光衰減時間將長達 700ns。R.Casan文章《Temperature peak-shift correction methods for NaI(Tl) and Laa-ray spectrum stabilisation》中詳細闡述了 NaI(Tl)和 LaBr3(Ce)晶體如圖 2-1 為 NaI(Tl)晶體在不同溫度下的相對峰位和溫度的關(guān)系。從，溫度從-5℃~45℃的區(qū)間，隨著溫度的升高全能段的峰位明顯發(fā)，從-5℃~15℃的溫度范圍內(nèi)，能譜漂移速度相對較慢。從 15℃往溫度漂移的速度變快。

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本文編號：2731030