【摘要】：核能譜測量技術(shù)是研究核物理、重離子物理、高能物理及核應(yīng)用技術(shù)的重要方法。伽馬能譜測量作為核能譜測量的一種重要手段,在醫(yī)學(xué)、生物、物理、化學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的伽馬能譜測量系統(tǒng),通過對伽馬射線探測器輸出的脈沖信號進行濾波放大、脈沖成形、基線恢復(fù)、堆積判別、峰值保持和低速ADC采樣等步驟,最后再生成能譜曲線。因ADC采樣速率較低,系統(tǒng)測量死時間較大,難以實現(xiàn)高放射性環(huán)境下的能譜測量;同時因為經(jīng)過模擬電路成形后的脈沖較寬,易造成信號堆積,且無法實現(xiàn)堆積脈沖分離等處理。近年來發(fā)展起來的數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng),可通過高速數(shù)字化處理芯片(如FPGA)和高速ADC直接對放大后的射線脈沖進行全脈沖采樣,無需經(jīng)過模擬電路的脈沖成形、基線恢復(fù)、堆積判別、峰值保持等處理,直接由高速數(shù)字化處理芯片實現(xiàn)類似功能,系統(tǒng)適應(yīng)性和可移植性更強,但若探測器輸入的射線脈沖較寬,仍無法實現(xiàn)高放射性環(huán)境下的能譜測量。論文擬利用高性能LaBr_3探測器,研究基于FPGA的數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng),實現(xiàn)高放射性環(huán)境下的伽馬能譜測量。論文從伽馬能譜測量的基本理論入手,分析了不同伽馬射線探測器的優(yōu)劣和數(shù)字多道脈沖幅度分析的原理,研究了伽馬能譜測量中的脈沖數(shù)字高斯成形算法和梯形成形算法。并以此為基礎(chǔ),設(shè)計了一套基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng),實現(xiàn)了對高性能LaBr_3探測器輸入窄脈沖信號的全脈沖高速采樣、閾值判別、數(shù)字成形、脈沖堆積識別與分離、成形后脈沖幅度提取、能譜曲線生成等處理,并將能譜曲線通過串口傳給上位機進行能譜分析。論文通過研制的基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng),對標準刻度源~(137)Cs進行了能譜測量與分析處理,驗證了系統(tǒng)的能量分辨率性能;并通過對鈾礦石樣品、硝酸釷樣品進行了能譜測量與分析實現(xiàn)了系統(tǒng)的能量線性刻度。同時論文通過利用東華理工大學(xué)的地下室鈾礦標準刻度模型,實現(xiàn)了系統(tǒng)的探測效率刻度。并通過高含量鈾礦模型驗證了系統(tǒng)在高放射性環(huán)境下的性能。論文研究的基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng),通過使用輸出脈沖較窄的高性能LaBr_3探測器和基于FPGA的數(shù)字化成譜算法,解決了現(xiàn)有的數(shù)字化伽馬能譜測量系統(tǒng)在高計數(shù)率下因脈沖堆積嚴重導(dǎo)致通過率低、能量分辨率差且無法實現(xiàn)脈沖的有效分離等難題。論文研究成果旨在為數(shù)字化伽馬能譜測量技術(shù)的研究提供方法基礎(chǔ),為相應(yīng)的系統(tǒng)研制提供技術(shù)基礎(chǔ),以滿足數(shù)字化伽馬能譜測量在高放射性環(huán)境的應(yīng)用需求。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL816.2

【參考文獻】

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本文編號：2790316