能譜型中子劑量儀的電子學(xué)系統(tǒng)研制.pdf

1、隨著中子技術(shù)快速發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用，中子劑量監(jiān)測顯得尤為重要。但目前，大多數(shù)的中子劑量儀表都是單計(jì)數(shù)器單慢化體型,其能量測量范圍大多在熱中子到20MeV之間，并且在中子能量范圍比較寬的場所使用時(shí)劑量儀表的能量響應(yīng)不盡人意；且在高能中子測量方面儀器偏差很大。為解決上述缺點(diǎn)，開發(fā)了一套能譜型中子劑量儀探頭，該探頭屬于單球多計(jì)數(shù)器型，由聚乙烯慢化體、一個3He正比計(jì)數(shù)管(型號SP9)和六個BF3正比計(jì)數(shù)器(型號7.6EB70/13M)以及提高

2、高能中子響應(yīng)的鉛層組成。該探頭的能量測量范圍在熱中子到10GeV之間，且與目前商用的便攜式中子劑量儀尺寸差不多，擁有很高的商業(yè)開發(fā)價(jià)值。本文在該探頭的基礎(chǔ)上，為其設(shè)計(jì)一套滿足低功耗特性以及信號處理需求的電子學(xué)系統(tǒng)，開發(fā)出一款新型便攜式高能中子劑量儀。
　　根據(jù)能譜型中子劑量儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場測量的有關(guān)要求，本文設(shè)計(jì)了一套電子學(xué)系統(tǒng)，該電子學(xué)系統(tǒng)由放大電路、基于復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD)的七通道脈沖計(jì)數(shù)器、基于 MSP430F

3、5438單片機(jī)的儀控電路以及電源管理電路等部分構(gòu)成。本文所使用的探頭以3He正比計(jì)數(shù)器與BF3正比計(jì)數(shù)器作為探測慢中子的探測元件，根據(jù)這兩類正比計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套由具有自動相消補(bǔ)償、時(shí)間常數(shù)可調(diào)的低功耗電荷靈敏前置放大電路、主放大器電路、幅度甄別器等組成的低功耗放大電路，該放大電路將中子探測器的微弱電信號放大，并利用幅度甄別器將噪聲以及其他干擾信號甄別掉而最終得到中子的方波信號；由于該探頭由七組中子探測器組成，需要同時(shí)獲取這七組中

4、子探測器的脈沖信號，為此設(shè)計(jì)了一套基于復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)的七通道脈沖計(jì)數(shù)器；為了滿足便攜、低功耗以及現(xiàn)場測量等要求，采用低功耗系列單片機(jī)MSP430F5438作為儀控電路設(shè)計(jì)的核心，并配備有存儲電路(24LC128)、時(shí)鐘電路(DS1302)、按鍵以及液晶顯示電路(BQ12864)等外圍電路，MSP340F5348單片機(jī)負(fù)責(zé)對外圍電路的控制、信號采集以及數(shù)據(jù)處理等功能，并根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，針對 MSP430F5438單片機(jī)