专利名称：双增益多道脉冲幅度分析方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双增益多道脉冲幅度分析方法及其装置，属于核辐射探测领域。
背景技术：
在利用闪烁谱仪进行核辐射探测时，常因为环境的影响(主要是温度变化)而引起系统“增益”的改变，使谱线发生漂移，用此时的谱线数据去反映一个放射源的信息是不准确的，因此人们提出了一些稳谱方法，如稳谱器。它是这样一种装置，用某些方法检测出测量过程中所测谱的峰位，与一已知参考位置比较，并产生一个可用在反馈环中的误差信号以便改变系统增益，使峰回到它的正确位置。施加反馈信号的单元可以是信号通道中的能方便地改变其增益的任何部件，包括闪烁探测器的光电倍增管、线性放大器或多道脉冲分析器中的A/D转换器。如果记录到的谱没有易辨认的峰，那就必须采用其它的策略。在《能谱数据分析》(庞巨丰编著陕西科学技术出版社1990年出版)中公开了一种常用方法，就是使用一个附加参考源，例如采用γ谱源，使γ谱线上产生一附加能量参考峰。如光脉冲强度不变，就能产生一个反馈信号来调节系统的增益，使参考峰处在实测谱的恒定位置上。
已有的稳谱方法，其结构框图如图1所示，本发明装置的工作过程闪烁探测器(即图1中的闪烁体3和光电倍增管4)收集到的信号经线性放大器6放大后，得到能够被电路分析的脉冲信号，输出给脉冲峰值展宽器7，把脉冲信号峰值展宽，以保证在A/D变换期间峰值保持不变；同时输出到峰位检测成形电路9，当检测到脉冲峰位已过时，向A/D变换器8发出启动信号，开始对展宽的峰值信号进行A/D变换。当A/D变换终了时，A/D变换器8中的数据输出到谱数据存储器10，并且向脉冲峰值展宽器7发出放电信号。
在使用参考源时，要考虑两个因素稳谱精度和附加参考源对被测谱的干扰。多道脉冲幅度分析器测量时绝对精度是一定的，测量的相对精度与参考峰的道址有关。要达到较高的稳谱相对精度，需要对参考峰位有较高的测量精度，应使参考峰位位于多道脉冲幅度分析器较高的道址，也就是说要选用能量较高的附加参考源。而使用高能附加参考源其谱线可能会叠加在所关心的被测谱上形成干扰。

发明内容
本发明的目的是提出一种双增益多道脉冲幅度分析分析方法及其装置，针对记录到的谱没有易辨认的能量参考峰的情况，采用附加参考源，使谱线上产生一个附加参考峰，通过调节增益稳定附加参考峰的峰位来达到稳谱的目的。
本发明提出的双增益多道脉冲幅度分析的方法，包括以下各步骤(1)对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大；(2)对上述两个放大的能谱脉冲信号分别进行脉冲峰值展宽；(3)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行峰位检测，当检测到脉冲峰位已过时，启动模数转换；(4)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行判断，若接收到的为低能参考源的能谱脉冲信号，则关断被测源的信号通道，并根据上述第(3)步的峰位检测信号对低能参考源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存；若接收到的为被测源能谱脉冲信号，则关断低能参考源的信号通道，并根据上述第(3)步的峰位检测信号对被测源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存。
本发明提出的双增益多道脉冲幅度分析的装置，包括(1)用于对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大的光电倍增管和线性放大器；(2)对上述两个放大的能谱脉冲信号进行脉冲峰值展宽的脉冲峰值展宽器；(3)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行判断，以确定为低能参考源的能谱脉冲信号或被测源的能谱脉冲信号的甄别成型电路；(4)对被测源的信号通道或低能参考源的信号通道进行关断或开启的模拟开关；(5)对被测源的能谱脉冲信号和低能参考源的能谱脉冲信号进行模数转换的模数转换器以及对转换后的数字信号进行存储的数据存储器；(6)对能谱脉冲信号进行峰位检测的峰位检测成形电路。
上述装置中的甄别成型电路包括(1)用于对输入信号进行的峰值幅度与设定基准进行比较的比较器；(2)用于产生触发模拟开关信号的单稳态触发器。
本发明提出的双增益多道脉冲幅度分析的方法及其装置，采用附加低能参考源，不影响被测源谱线的幅度，并使被测源γ谱线上产生一个处于高道址上的附加参考峰，使系统测量精度得到提高。通过调节系统的增益，稳定了附加参考峰的峰位，因而也就稳定了被测源的峰位。


图1是已有双增益多道脉冲幅度分析装置的原理框图。
图2是本发明设计的分析装置的结构框图。
图3是本发明装置中所用的甄别成形电路的电路原理图。
图1和图2中，1是被测放射性样品，2是稳谱用低能参考源，3是闪烁体，4是光电倍增管，5是光电倍增管工作高压电源，6是线性放大器，7是脉冲峰值展宽器，8是A/D变换器，9是峰位检测成型电路，10是谱数据存储器，11是模拟开关，12是线性放大器，13是脉冲峰值展宽器，14是甄别成形电路，15是比较器，16是单稳态触发器。
具体实施例方式
本发明提出的双增益多道脉冲幅度分析的方法，首先对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大；对两个放大的能谱脉冲信号分别进行脉冲峰值展宽；对两个放大的能谱脉冲信号进行峰位检测，当检测到脉冲峰位已过时，启动模数转换；对两个放大的能谱脉冲信号进行判断，若接收到的为低能参考源的能谱脉冲信号，则关断被测源的信号通道，并根据峰位检测信号对低能参考源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存；若接收到的为被测源能谱脉冲信号，则关断低能参考源的信号通道，并根据峰位检测信号对被测源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存。
本发明提出的双增益多道脉冲幅度分析的装置，其结构框图如图2所示，包括用于对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大的光电倍增管和线性放大器；对两个放大的能谱脉冲信号进行脉冲峰值展宽的脉冲峰值展宽器；对两个放大的能谱脉冲信号进行判断，以确定为低能参考源的能谱脉冲信号或被测源的能谱脉冲信号的甄别成型电路；对被测源的信号通道或低能参考源的信号通道进行关断或开启的模拟开关；对被测源的能谱脉冲信号和低能参考源的能谱脉冲信号进行模数转换的模数转换器以及对转换后的数字信号进行存储的数据存储器；对能谱脉冲信号进行峰位检测的峰位检测成形电路。
上述装置中的甄别成型电路的电路图如图3所示，包括用于对输入信号进行的峰值幅度与设定基准进行比较的比较器和用于产生触发模拟开关信号的单稳态触发器。
本发明方法所依据的原理是使用低能源谱线作为稳谱基准，低能标准源和被测源能谱脉冲信号被光电倍增管倍增后，通过两个不同增益的通道进行多道脉冲幅度分析。高能的被测源脉冲信号通过低增益通道，用A/D变换器进行幅度分析，谱脉冲信号经幅度阈甄别确定通道，经A/D变换后(按特定通道)贮存到高能谱区，得到被测样品谱数据。低能的标准源脉冲信号通过高增益通道，使低能基准谱线落在较高适当道址，以提高谱线定位精度，从而提高稳谱精度。然后低能基准谱脉冲信号经幅度阈甄别确定通道，经A/D变换后(按特定通道)贮存到低能谱区，得到稳谱用低能谱线谱数据。
图2是本发明的工作原理框图，与图1相比，增加了高增益通道即线性放大器12和高增益通道脉冲峰值展宽器13以及甄别成型电路14，当线性放大器6输出的脉冲幅度高于甄别阈设定值时，表明输出脉冲为被测源1的谱脉冲，此时甄别成形电路14中的单稳态触发器16动作，产生的分区码信号控制模拟开关11、选通脉冲峰值展宽器7或13的输出、将输出信号送往A/D转换器8变换为数字量，并作为一位地址数据，用以控制谱数据的存贮位置。
本发明中的被测源1，其能谱段为100KeV——8MeV。2为参考基准源镅，其质量数为241，用化学符号表示为241Am，以其64KeV光电峰为稳谱基准。12为线性放大器，其放大倍数为100倍。脉冲峰值展宽器7和13可以采用任何相应电路构成。模拟开关11采用DG190。8是A/D变换器，采用型号AD578，只用其高8位数据线，构成8位A/D变换器，A/D变换器8变换后数据通过先进先出寄存器(3个40105)存入谱数据存储器10(RAM6116)。其中A0——A7，A8是存储器10(RAM6116)的地址线，A0——A7对应A/D变换器8输出的8位谱数据，A8对应甄别成型电路14产生的谱分区码。甄别成型电路14，如图3所示，由电压比较器LM311及单稳态触发器4538构成。
本装置的工作过程当线性放大器6输出的脉冲信号低于设定值0.1V时，电压比较器15不动作，单稳态触发器输出分区码为“0”(低电平)控制模拟开关11，使脉冲峰值展宽器13的输出信号通过模拟开关11，并使存储器10的地址线A8＝1，将谱数据存到稳谱用低能谱数据区。此时，241Am的64KeV光电峰在稳谱用低能谱数据区的位置约为205道(若通过低增益通道分析，相应道址在第2道)，这样就实现了增益分区存贮多道脉冲幅度分析功能。
权利要求
1.一种双增益多道脉冲幅度分析方法及其装置，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大；(2)对上述两个放大的能谱脉冲信号分别进行脉冲峰值展宽；(3)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行峰位检测，当检测到脉冲峰位已过时，启动模数转换；(4)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行判断，若接收到的为低能参考源的能谱脉冲信号，则关断被测源的信号通道，并根据上述第(3)步的峰位检测信号对低能参考源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存；若接收到的为被测源能谱脉冲信号，则关断低能参考源的信号通道，并根据上述第(3)步的峰位检测信号对被测源展宽后的能谱脉冲信号进行模数转换，并保存。
2.一种双增益多道脉冲幅度分析装置，其特征在于该装置包括(1)用于对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大的光电倍增管和线性放大器；(2)对上述两个放大的能谱脉冲信号进行脉冲峰值展宽的脉冲峰值展宽器；(3)对第1步中的两个放大的能谱脉冲信号进行判断，以确定为低能参考源的能谱脉冲信号或被测源的能谱脉冲信号的甄别成型电路；(4)对被测源的信号通道或低能参考源的信号通道进行关断或开启的模拟开关；(5)对被测源的能谱脉冲信号和低能参考源的能谱脉冲信号进行模数转换的模数转换器以及对转换后的数字信号进行存储的数据存储器；(6)对能谱脉冲信号进行峰位检测的峰位检测成形电路。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于其中的甄别成型电路包括(1)用于对输入信号进行的峰值幅度与设定基准进行比较的比较器；(2)用于产生触发模拟开关信号的单稳态触发器。
全文摘要
本发明涉及一种双增益多道脉冲幅度分析的方法，属于核辐射探测领域。本方法首先对低能参考源和被测源产生的能谱脉冲信号进行放大；对两个放大的能谱脉冲信号分别进行脉冲峰值展宽和峰位检测，当检测到脉冲峰位已过时，启动模数转换并保存。本发明的装置光电倍增管和线性放大器、脉冲峰值展宽器、甄别成型电路、模拟开关、模数转换器、数据存储器和峰位检测成形电路。本发明提出方法及其装置，采用附加低能参考源，不影响被测源谱线的幅度，并使被测源γ谱线上产生一个处于高道址上的附加参考峰，使系统测量精度得到提高。通过调节系统的增益，稳定了附加参考峰的峰位，因而也就稳定了被测源的峰位。
文档编号G01T1/00GK1547041SQ20031011717
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月5日 优先权日2003年12月5日
发明者张智, 韩冬, 汪婧, 张 智 申请人:清华大学