核信息获取与处理—绪论部分.pdf

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1、核信息获取与处理绪论刘书焕部分一核信息获取与处理系统构成概述二核信号特点及测量要求三核信息获取与处理进展简介四本课程主要内容及要求一核信息获取与处理系统构成概述核技术应用系统中都需要进行核信息的获取和处理，才能完成对射线的测量、监控、分析和利用。对核辐射在探测器中形成的电信号进行获取与处理系统一般组成框图如下：典型的核信息获取测试系统实验测量系统的组成1核信息获取与处理绪论数据获取部分和存储器等以硬件方式作为独立插件或插卡（称为MCB：MultiChannelBuffer）；控制和显示由PC机中运行的软件来实现（称为MCAEmulati

2、onSoftware）。系统的基本组成核测量系统通常由核辐射探测器和核电子学测量系统两部分组成。而核电子学测量系统包括模拟信号获取和处理，模数转换以及数据的获取和处理三部分。2核信息获取与处理绪论（1)信号起源（a）核辐射也称为电离辐射、射线，泛指原子或原子核的某些过程（如核衰变或核裂变等）放出的粒子，或由加速器加速的离子或核反应产生的各种粒子，包括（4He2+）、3He、p、d、t等重带电粒子，重离子和裂变碎片，e+、e-（射线）等轻带电粒子，X、射线，中子等。包括：高能电磁波：X、γ射线；粒子:带电粒子、中性粒子等。辐射以电磁波或粒

3、子的形式向外放散。Radiationused：Examples：（b）辐射与探测器介质相互作用——能量-电荷转换1eV≈1.6·1019JouleTheelectricalsignalisgeneratedfromthemovementofionizationinthedetectingmedium.Incidentradiationquanta,orionizingparticles,impartsufficientenergytoindividualatomicelectronstoformelectron-ionpairs(e.g

4、.ingas-basedandliquid-basedsensors)orelectron-holepairs(e.g.insemiconductorsensors).Energyismeasuredinelectronvolts(eV).TheeVisequaltothequantityofkineticenergygainedbyafreeelectronwhenitmovesthroughanelectrostaticpotentialdifferenceofonevolt.3核信息获取与处理绪论Ingeneral：Measure

5、theamplitudeand/ortimingoftheevent.(2)辐射探测器利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行核辐射探测的器件称为辐射探测器。辐射探测的基本过程(1)辐射粒子射入探测器的灵敏体积(2)入射粒子通过电离、激发等过程而在探测器中沉积能量(3)探测器通过各种机制将沉积能量转化成某种形式的输出信号
4核信息获取与处理绪论核辐射探测器输出信号类别：电信号与非电信号输出电信号探测器基本类型：气体探测器入射粒子在电离室中引起电离，电子、离子漂移形成电流；当外加电压升高时，探测器工作于正比

6、区，就成为正比计数器；当气体放大倍数随电压急剧上升，电子雪崩持续发展成自激放电，则成为G-M计数器。总电子-离子对数：相应电荷量：电离室输出的电流波形电流信号i(t)的时间持续过程，主要与电子和离子的漂移速度有关。通常，在电离室中电子漂移速度较快，约微秒量级，而离子漂移速度慢得多，约毫秒量级。脉冲电离室等效输出电路探测器可等效为电流源5核信息获取与处理绪论信号幅度：用气体脉冲电离室对能量为1MeV的射线进行测量，分析输出电压信号幅度的量级（设脉冲电离室的分布电容为10pF）.对后续电路（输出回路）的选择，取决于物理参数的测量时间测量能谱

7、测量半导体探测器常用的半导体探测器包括金硅面垒探测器、Ge(Li)和Si(Li)探测器、高纯锗探测器等，它们都是以半导体材料为探测介质，具有能量分辨率高，线性范围宽等优点。等效电路6核信息获取与处理绪论半导体探测器输出电路闪烁体探测器当射线入射到闪烁晶体时，先使闪烁体中的分子或原子激发，然后退激时发出荧光，此光脉冲射到光电倍增管的光阴极上转换成光电子，通过管内逐级倍增，最后在阳极上收集成为电流脉冲i(t)。输出电流i(t)与闪烁体的发光效率、光阴极的灵敏度及光电倍增管的倍增系数有关。闪烁探测器闪烁探测器输出电流和电压分别为：7核信息获取

8、与处理绪论探测器可等效为一个电流源，电流脉冲中包含的时间特性和电荷信息与探测器种类有关核辐射探测器输出信号的数学模拟各类核辐射探测器通过后接输出电路，将被测量的核辐射信息转换成具有一定特性形状的波形。当信号