基于LaBr3(Ce)探測(cè)器的多道伽馬能譜儀設(shè)計(jì)與初步實(shí)現(xiàn).pdf

1、面對(duì)鈾資源的短缺和世界各國(guó)核電事業(yè)的飛速發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)核燃料資源的尋找和開發(fā)及戰(zhàn)略儲(chǔ)備成為了新的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。伽馬能譜儀通過(guò)對(duì)野外現(xiàn)場(chǎng)伽馬射線進(jìn)行探測(cè)得到伽馬測(cè)井曲線即伽馬能譜圖，通過(guò)對(duì)伽馬測(cè)井曲線進(jìn)行分析能夠?qū)ΦV層中鈾（U）、釷（Th）、和鉀（K）的含量作出定量的解釋并獲得巖性的參數(shù)及相關(guān)核素的信息等，根據(jù)這些信息參數(shù)和不同的地質(zhì)體的特征特性，可以直接找到鈾礦床或者其它的礦產(chǎn)資源[1]。因此，對(duì)新型多道伽馬能譜儀的不斷探索意義深遠(yuǎn)。目前

2、用于鑒別、探查鈾礦床或者其它的礦產(chǎn)資源所使用的多道伽馬能譜儀主要使用碲鋅鎘探測(cè)器和碘化鈉探測(cè)器。碲鋅鎘探測(cè)器是一種新型的半導(dǎo)體探測(cè)器，其低能段的能量分辨率較好，但是它的探測(cè)效率比較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的快速識(shí)別；碘化鈉探測(cè)器是閃爍體探測(cè)器，其的能量范圍較寬，但是其能量分辨率相對(duì)較差，且難以滿足鈾豐度分析和核素識(shí)別的要求。針對(duì)目前多道伽馬能譜儀的能量分辨率相對(duì)較差的現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)選用高分辨率的伽馬射線探測(cè)器，同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)和器

3、件參數(shù)以減少電子學(xué)噪聲來(lái)提高多道伽馬能譜儀的能量分辨率。本文從伽馬能譜儀的小型化、低功耗、良好的信號(hào)高斯成形效果、減少基線漂移、精確判定峰值到來(lái)的時(shí)間以及對(duì)成形后峰值信號(hào)A/D采樣等方面對(duì)伽馬能譜儀進(jìn)行了研究，并編寫了與伽馬能譜多道信息采集板配套使用的上位機(jī)測(cè)試軟件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用溴化鑭探測(cè)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碘化鈉探測(cè)器提高了伽馬射線探測(cè)器的本征能量分辨率。⑵采用程控放大芯片設(shè)計(jì)放大電路，通過(guò)程控放大芯片 THS700

4、2I設(shè)計(jì)放大電路，可以很方便的通過(guò)MCU編程來(lái)設(shè)置放大倍數(shù)，THS7002I對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)放大，放大噪聲小、放大倍數(shù)精確同時(shí)電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便。⑶)選用有源高斯成形電路，通過(guò)理論計(jì)算合理的配置有源高斯成形電路元件參數(shù)，使有源高斯成形電路產(chǎn)生一對(duì)共軛復(fù)數(shù)的極點(diǎn)，則較傳統(tǒng)的RC成形電路具有更好的濾波成形效果，在設(shè)計(jì)中使用兩級(jí)高斯成形電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)，輸出波形近似高斯波形，達(dá)到了較好的信噪比。⑷采用直流分量提取和加減運(yùn)算的方法處理基線的

5、漲落，本設(shè)計(jì)所采用的基線恢復(fù)器較傳統(tǒng)的雙二極管型基線恢復(fù)器的基線效果更好，較門控型基線恢復(fù)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了復(fù)雜的門控，且基線恢復(fù)取得了比較理想的效果。⑸采用滯回比較器確定峰值，將峰值保持電路的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)分別接到滯回比較器的反向輸入端和正向輸入端，當(dāng)達(dá)到峰值之后滯回比較器會(huì)輸出高電平控制信號(hào)，此種尋峰的方法較傳統(tǒng)的有源微分和過(guò)零比較的方法，電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，且可通過(guò)對(duì)滯回比較器參數(shù)的設(shè)置，減小比較器的靈敏度，增加抗干擾能力，