流氣式正比計(jì)數(shù)管是可以將工作氣體以一定速度進(jìn)出管內(nèi)的計(jì)數(shù)管,這種工作模式可以保障管內(nèi)氣體成分不變,從而避免了密閉式正比計(jì)數(shù)管在氣體倍增過(guò)程中被大量分解而影響其性能和壽命。此外,對(duì)于放射性氣體而言,可以將放射樣品直接充入管內(nèi),這樣既可以增大立體角,提高正比計(jì)數(shù)管的探測(cè)效率,又可以免于其他正比計(jì)數(shù)管窗對(duì)射線(xiàn)的吸收。由于流氣式正比計(jì)數(shù)管的特性,其常被用來(lái)測(cè)量射線(xiàn)穿透力弱的放射氣體。正比計(jì)數(shù)管可以進(jìn)行氣體放大,但是其放大倍數(shù)有限,故其信號(hào)還處于弱信號(hào)范圍內(nèi)。對(duì)于弱信號(hào)非常容易受到噪聲和環(huán)境干擾,從而測(cè)量比較困難。本文將針對(duì)流氣式正比計(jì)數(shù)管產(chǎn)生微弱信號(hào)進(jìn)行研究,并研制相關(guān)測(cè)量系統(tǒng),主要完成以下幾方面的工作:第一,分析正比計(jì)數(shù)管結(jié)構(gòu)和工作原理,選擇合適正比計(jì)數(shù)管,研究其氣體放大和輸出信號(hào)大小。針對(duì)其產(chǎn)生的微弱信號(hào),分析微弱信號(hào)不同測(cè)量方法和影響測(cè)量的因素,給出合適的測(cè)量方案。第二,信號(hào)調(diào)理部分設(shè)計(jì)。分析前置放大器電路和設(shè)計(jì)要點(diǎn),并通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試,其電荷轉(zhuǎn)化增益達(dá)到1012量級(jí)以上。同時(shí)對(duì)反饋電容選擇進(jìn)行大量重復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)反饋電容小到一定值后,增益無(wú)法達(dá)到與其倒數(shù)關(guān)系,主要由于存在其他不可避免電容的影響。主放大器是利用低功耗精密儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)1-10000倍放大,可以對(duì)前置輸出信號(hào)進(jìn)一步放大。在高壓電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方面,通過(guò)單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)化輸出信號(hào)大小來(lái)調(diào)節(jié)高壓模塊,實(shí)現(xiàn)0-2500V連續(xù)穩(wěn)定可調(diào),步進(jìn)10V,同時(shí)顯示設(shè)置電壓。第三,正比計(jì)數(shù)管主控制模塊和上位機(jī)設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)調(diào)整上下閾值、采樣時(shí)間、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理顯示,此外與上位機(jī)通信傳輸數(shù)據(jù),并執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送的命令。借助于Labview平臺(tái)開(kāi)發(fā)計(jì)數(shù)系統(tǒng)上位機(jī),與單片機(jī)進(jìn)行通信,對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和進(jìn)一步處理,同時(shí)可在上位機(jī)中進(jìn)行參數(shù)設(shè)定等一系列命令,為自動(dòng)測(cè)量提供方便。第四,對(duì)流氣式正比計(jì)數(shù)管計(jì)數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試和~(14)CO_2測(cè)試研究。主要從不同模塊進(jìn)行測(cè)試,來(lái)分析設(shè)計(jì)的可行性。最后利用設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量~(14)CO_2活度,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了測(cè)量的影響因素。綜上所述,本文在正比計(jì)數(shù)管產(chǎn)生微弱信號(hào)測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行了硬件和軟件開(kāi)發(fā),使得所選擇的流氣式正比計(jì)數(shù)管可以對(duì)放射性~(14)CO_2進(jìn)行合理測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TL811.2
【圖文】：

正比計(jì)數(shù)管結(jié)構(gòu)正比計(jì)數(shù)管作為氣體探測(cè)器中一員，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，其通常以圓柱形為有平板型、球型、鐘罩型，這些不同結(jié)構(gòu)的正比計(jì)數(shù)管的共同特點(diǎn)是：內(nèi)部有多根陽(yáng)極絲作為陽(yáng)極，其呈現(xiàn)直線(xiàn)狀或者是環(huán)狀，在高壓工作下陽(yáng)極附近便可強(qiáng)的電場(chǎng)區(qū)域，在該區(qū)域可以發(fā)生碰撞電離。對(duì)于流氣式正比計(jì)數(shù)管，在側(cè)面開(kāi)通一個(gè)或者兩個(gè)閥門(mén)來(lái)對(duì)進(jìn)行充氣或者進(jìn)行，其優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)放射性氣體進(jìn)行直接測(cè)量，或提高計(jì)數(shù)管的使用壽命。此極和陰極制作材料的不同，也會(huì)影響到計(jì)數(shù)管的性能。通過(guò)調(diào)研，本文選擇了生產(chǎn)的 49528 型流氣式正比計(jì)數(shù)管，陰極采用的是無(wú)氧高導(dǎo)電性銅，高純度銅底的高純鍺探測(cè)器中也受到一定的使用，其吸附能力弱、耐壓性強(qiáng)、導(dǎo)電性采用的鍍金鎢絲，鎢絲熔點(diǎn)高，使用壽命長(zhǎng)，而鍍金可以增加其延展性、導(dǎo)性、耐磨性等。正比計(jì)數(shù)端口絕緣子采用的是聚四氟乙烯，其絕緣性?xún)H次于藍(lán)了漏電流的產(chǎn)生。表 2.1 是 LND49528 的具體參數(shù)。

GNDGND10uFC13GND4.7nF C9322N44161pFC10D31pFC11100nFC120.1uFC8GNDGNDD412H1R16R14R13R111GR121KR15Res2圖 3.1 電荷前置放大器原理圖的原理圖，從降低噪聲的角度來(lái)設(shè)計(jì) PCB 板，因?yàn)殡娐钒宓碾姾尚盘?hào)比較微弱，如果不處理好的話(huà)，將被噪聲給淹沒(méi)要。為了降低高壓電源影響，將高壓電源與信號(hào)放大單元遠(yuǎn)弱，而周?chē)娖捷^高，會(huì)形成一定的壓差，由于板質(zhì)的絕緣流，而這漏電流相對(duì)輸入信號(hào)來(lái)講，也是至關(guān)重要的，所以，并且加上形成一定的保護(hù)環(huán)，有利于漏電流消除。

圖 3.3 前置放大器屏蔽體設(shè)計(jì)對(duì) LND49528 正比計(jì)數(shù)管的信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大后脈沖幅度可續(xù)數(shù)字電路的處理，所以還需在前放后面進(jìn)行再一次放大器器是一類(lèi)通過(guò)優(yōu)化處理、專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的精密差分放大器，其起來(lái)的[20]。儀表放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示，A1 和要求是擁有較高的輸入電阻值，起到信號(hào)緩沖的作用。后優(yōu)點(diǎn)是抑制共模放大差模。運(yùn)放 A3 的共模抑制比參數(shù)是鍵參數(shù)之一，如果前兩個(gè)產(chǎn)生相同的漂移時(shí)，那么可以借 RG 值大小，即可以改變放大器的增益，而不需要過(guò)多的

本文編號(hào)：2777101