流氣式正比計數(shù)管是可以將工作氣體以一定速度進出管內(nèi)的計數(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數(shù)管在氣體倍增過程中被大量分解而影響其性能和壽命。此外,對于放射性氣體而言,可以將放射樣品直接充入管內(nèi),這樣既可以增大立體角,提高正比計數(shù)管的探測效率,又可以免于其他正比計數(shù)管窗對射線的吸收。由于流氣式正比計數(shù)管的特性,其常被用來測量射線穿透力弱的放射氣體。正比計數(shù)管可以進行氣體放大,但是其放大倍數(shù)有限,故其信號還處于弱信號范圍內(nèi)。對于弱信號非常容易受到噪聲和環(huán)境干擾,從而測量比較困難。本文將針對流氣式正比計數(shù)管產(chǎn)生微弱信號進行研究,并研制相關(guān)測量系統(tǒng),主要完成以下幾方面的工作:第一,分析正比計數(shù)管結(jié)構(gòu)和工作原理,選擇合適正比計數(shù)管,研究其氣體放大和輸出信號大小。針對其產(chǎn)生的微弱信號,分析微弱信號不同測量方法和影響測量的因素,給出合適的測量方案。第二,信號調(diào)理部分設(shè)計。分析前置放大器電路和設(shè)計要點,并通過仿真與實驗進行測試,其電荷轉(zhuǎn)化增益達到1012量級以上。同時對反饋電容選擇進行大量重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)反饋電容小到一定值后,增益無法達到與其倒數(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實現(xiàn)1-10000倍放大,可以對前置輸出信號進一步放大。在高壓電源設(shè)計設(shè)計方面,通過單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)化輸出信號大小來調(diào)節(jié)高壓模塊,實現(xiàn)0-2500V連續(xù)穩(wěn)定可調(diào),步進10V,同時顯示設(shè)置電壓。第三,正比計數(shù)管主控制模塊和上位機設(shè)計。利用單片機調(diào)整上下閾值、采樣時間、實時數(shù)據(jù)處理顯示,此外與上位機通信傳輸數(shù)據(jù),并執(zhí)行上位機發(fā)送的命令。借助于Labview平臺開發(fā)計數(shù)系統(tǒng)上位機,與單片機進行通信,對接收的數(shù)據(jù)進行顯示和進一步處理,同時可在上位機中進行參數(shù)設(shè)定等一系列命令,為自動測量提供方便。第四,對流氣式正比計數(shù)管計數(shù)系統(tǒng)進行性能測試和~(14)CO_2測試研究。主要從不同模塊進行測試,來分析設(shè)計的可行性。最后利用設(shè)計的計數(shù)系統(tǒng)來測量~(14)CO_2活度,并通過實驗分析了測量的影響因素。綜上所述,本文在正比計數(shù)管產(chǎn)生微弱信號測量的基礎(chǔ)上進行了硬件和軟件開發(fā),使得所選擇的流氣式正比計數(shù)管可以對放射性~(14)CO_2進行合理測量。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL811.2
【圖文】：

正比計數(shù)管結(jié)構(gòu)正比計數(shù)管作為氣體探測器中一員，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，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)的正比計數(shù)管的共同特點是：內(nèi)部有多根陽極絲作為陽極，其呈現(xiàn)直線狀或者是環(huán)狀，在高壓工作下陽極附近便可強的電場區(qū)域，在該區(qū)域可以發(fā)生碰撞電離。對于流氣式正比計數(shù)管，在側(cè)面開通一個或者兩個閥門來對進行充氣或者進行，其優(yōu)勢在于可以對放射性氣體進行直接測量，或提高計數(shù)管的使用壽命。此極和陰極制作材料的不同，也會影響到計數(shù)管的性能。通過調(diào)研，本文選擇了生產(chǎn)的 49528 型流氣式正比計數(shù)管，陰極采用的是無氧高導(dǎo)電性銅，高純度銅底的高純鍺探測器中也受到一定的使用，其吸附能力弱、耐壓性強、導(dǎo)電性采用的鍍金鎢絲，鎢絲熔點高，使用壽命長，而鍍金可以增加其延展性、導(dǎo)性、耐磨性等。正比計數(shù)端口絕緣子采用的是聚四氟乙烯，其絕緣性僅次于藍了漏電流的產(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設(shè)計 PCB 板，因為電路板的電荷信號比較微弱，如果不處理好的話，將被噪聲給淹沒要。為了降低高壓電源影響，將高壓電源與信號放大單元遠弱，而周圍電平較高，會形成一定的壓差，由于板質(zhì)的絕緣流，而這漏電流相對輸入信號來講，也是至關(guān)重要的，所以，并且加上形成一定的保護環(huán)，有利于漏電流消除。

圖 3.3 前置放大器屏蔽體設(shè)計對 LND49528 正比計數(shù)管的信號進行預(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行再一次放大器器是一類通過優(yōu)化處理、專門設(shè)計的精密差分放大器，其起來的[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，起到信號緩沖的作用。后優(yōu)點是抑制共模放大差模。運放 A3 的共模抑制比參數(shù)是鍵參數(shù)之一，如果前兩個產(chǎn)生相同的漂移時，那么可以借 RG 值大小，即可以改變放大器的增益，而不需要過多的

本文編號：2777101