基于LaBr3(Ce)探測器的多道伽馬能譜儀設(shè)計與初步實現(xiàn).pdf

1、面對鈾資源的短缺和世界各國核電事業(yè)的飛速發(fā)展，世界各國對核燃料資源的尋找和開發(fā)及戰(zhàn)略儲備成為了新的競爭焦點。伽馬能譜儀通過對野外現(xiàn)場伽馬射線進(jìn)行探測得到伽馬測井曲線即伽馬能譜圖，通過對伽馬測井曲線進(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器和碘化鈉探測器。碲鋅鎘探測器是一種新型的半導(dǎo)體探測器，其低能段的能量分辨率較好，但是它的探測效率比較低，無法實現(xiàn)現(xiàn)場的快速識別；碘化鈉探測器是閃爍體探測器，其的能量范圍較寬，但是其能量分辨率相對較差，且難以滿足鈾豐度分析和核素識別的要求。針對目前多道伽馬能譜儀的能量分辨率相對較差的現(xiàn)狀，本設(shè)計選用高分辨率的伽馬射線探測器，同時進(jìn)一步優(yōu)化信號處理電路的結(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、良好的信號高斯成形效果、減少基線漂移、精確判定峰值到來的時間以及對成形后峰值信號A/D采樣等方面對伽馬能譜儀進(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)測試軟件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用溴化鑭探測器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碘化鈉探測器提高了伽馬射線探測器的本征能量分辨率。⑵采用程控放大芯片設(shè)計放大電路，通過程控放大芯片 THS700

4、2I設(shè)計放大電路，可以很方便的通過MCU編程來設(shè)置放大倍數(shù)，THS7002I對輸入信號進(jìn)行兩級放大，放大噪聲小、放大倍數(shù)精確同時電路的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便。⑶)選用有源高斯成形電路，通過理論計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)生一對共軛復(fù)數(shù)的極點，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)計中使用兩級高斯成形電路進(jìn)行級聯(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算的方法處理基線的

5、漲落，本設(shè)計所采用的基線恢復(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和輸出信號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輸出高電平控制信號，此種尋峰的方法較傳統(tǒng)的有源微分和過零比較的方法，電路簡單、運行可靠，且可通過對滯回比較器參數(shù)的設(shè)置，減小比較器的靈敏度，增加抗干擾能力，