CN102830416A - 用于多通道扩展的单通道前置放大器组合 - Google Patents

用于多通道扩展的单通道前置放大器组合 Download PDF

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陈东风
孙凯
刘蕴韬
余周香
王洪立
韩文泽
焦学胜
李眉娟
胡瑞
肖红文
李峻宏
刘晓龙
韩松柏
张百生
郝丽杰
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本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种用于多通道扩展的单通道前置放大器组合。其结构包括由高压线和低压线贯穿的若干台单通道前置放大器，每一台单通道前置放大器包括两个高压插座、两个低压插座、一个探测器信号输入插座和一个信号输出插座；所述的两个高压插座用导线连接在一起，高压插座与探测器信号输入插座之间通过高压电阻连接，探测器信号输入插座通过耐高压电容接入前置放大器电路板；两个低压插座分别通过低压电源线与前置放大器电路板连接；相邻的两台单通道前置放大器之间通过电源转接线将高压插座和低压插座分别连接。本发明解决了多个分开排列的核辐射探测器高质量信号获取的问题。

Description

用于多通道扩展的单通道前置放大器组合
技术领域
本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种用于多通道扩展的单通道前置放大器组合。
背景技术
核领域的研究是围绕中子、质子、α射线、β射线、γ射线、重粒子及X光这些微观粒子展开，这些微观粒子的尺寸在10-15m及其以下量级，人眼根本无法直接观测，需要借助专用的核辐射探测器探测。核辐射探测器及其后的核电子学系统将这些微观粒子信号转换成可观测的电信号。前置放大器是直接连接核辐射探测器的核仪器，其有两个作用，一是收集核辐射探测器探测到微观粒子后输出的电信号，二是将收集到的电信号预放大。目前人们使用的前置放大器有两种类型，一种是单通道前置放大器封装在一个金属盒内，另一种是多通道前置放大器封装在一个金属盒内。前置放大器工作需要接两种电源，一种是高压电源，一种是低压电源。对于封装在一个金属盒内的单通道前置放大器，当用于多通道时，其通道扩展受制于高压电源和低压电源提供的接口(一般2个或4个)；一般来说，前置放大器与电源之间距离较远，若通道较多时，前放与电源之间的接线多且长(每台前放高、低压电源线共两根)，不利于布线。对于封装在一个金属盒内的多通道前置放大器（最多8路），各通道信号之间相互干扰会影响信号的质量；对于分开排列的核辐射探测器，其无法保证前置放大器与各核辐射探测器之间的接线足够短以减小分布电容降低噪声提高信噪比，这样也会影响信号的质量。
单通道前置放大器虽然能够解决各通道信号之间相互干扰的问题，并且也可以保证前置放大器与各核辐射探测器之间的接线足够短以降低噪声，但是当用于多通道时，其通道扩展受制于高压电源和低压电源提供的接口(一般2个或4个)。若增加电源的数量，一方面增加了成本，另一方面由于前置放大器与电源之间一般距离较远，前放与电源之间的接线多且长(每台前放高、低压电源线共两根)，不利于布线。当然也可以研制电源分路器，但这一方面增加了成本，另一方面使得系统更加复杂，不利于设备的布局。
发明内容
本发明的目的是对封装在一个金属盒内的单通道前置放大器设计进行改进，提出一种新的前置放大器接线方式，解决用于多通道扩展时前置放大器高、低压电源接线问题，从而最终解决多个分开排列的核辐射探测器高质量信号获取的问题。
本发明的技术方案如下：一种用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，包括由高压线和低压线贯穿的若干台单通道前置放大器，每一台单通道前置放大器包括两个高压插座、两个低压插座、一个探测器信号输入插座和一个信号输出插座； 所述的两个高压插座用导线连接在一起，高压插座与探测器信号输入插座之间通过高压电阻连接，探测器信号输入插座通过耐高压电容接入前置放大器电路板；两个低压插座分别通过低压电源线与前置放大器电路板连接；相邻的两台单通道前置放大器之间通过电源转接线将高压插座和低压插座分别连接。
进一步，如上所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其中，所述的高压插座与探测器信号输入插座之间的高压电阻的阻值为0.1~100MΩ。
进一步，如上所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其中，所述的探测器信号输入插座连接的耐高压电容的容值为1000~10000pF。
进一步，如上所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其中，每一台单通道前置放大器分别从高压线和低压线上引出高压和低压，各台单通道前置放大器之间的高压和低压分别为并联的关系。
进一步，如上所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其中，每一台单通道前置放大器的探测器信号输入插座连接一个单独的核辐射探测器。
进一步，如上所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其中，所述的低压插座与前置放大器电路板相连接的低压电源线由三根组成，分别是正压线、负压线和地线。
    本发明的有益效果如下：本发明与传统的封装在一个金属盒内的单通道前置放大器相比，设计的前置放大器多一个高/低压插座，为下一个前置放大器提供了电源接口，这样高/低压电源只需提供一个接口便可给多个前置放大器供电，且前置放大器的数量根据需要可灵活扩展，这样就解决了多个分开排列的核辐射探测器高质量信号获取的问题。
    
附图说明
图1为本发明的单通道前置放大器组合的接线方式示意图；A为高压线，B为低压线；
图2为本发明的单通道前置放大器的结构示意图；
图3为以高压插座为例的单通道前置放大器组合的接线及排列方式示意图；
图4为图3的前置放大器组合排列方式的正面和背面的插座原理图；
图5为电源转接线的结构示意图；
图6为单通道前置放大器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明所提供的单通道前置放大器组合的接线方式如图1所示，图中箭头指示为前置放大器的信号输出，方块指示为前置放大器接核辐射探测器。高压线A和低压线B贯穿所有前置放大器，各台前置放大器分别从高压线和低压线上引出高压和低压，各台前置放大器之间的高压和低压分别是并联的关系，增加前置放大器数量不会影响高、低压大小。
与接线方式相关的前置放大器的结构如图2所示，共有6个功能插座：两个高压插座1、2、两个低压插座5、6、一个探测器信号输入插座3和一个信号输出插座4，每一台单通道前置放大器的探测器信号输入插座3连接一个单独的核辐射探测器。两个高压插座1、2直接用导线焊接在一起，将高压插座和探测器信号输入插座使用高压电阻7焊接在一起，电阻阻值一般在0.1~100MΩ(具体选择与使用的探测器有关)。从探测器信号输入插座3上接一耐高压的电容8，容值一般在1000~10000pF，耐压值根据使用探测器的额定工作电压选择，电容的另一端接入前置放大器电路板。两个低压插座5、6直接焊在前放电路板上(插座有焊脚)或使用导线焊在前放电路板上(插座没有焊脚)。图2所示的连接两个低压插座5、6的导线是布在前置放大器电路板上的低压电源线9，前放工作所需的低压电源从该线上引出。低压电源线一般有三根，除地线外，通常有±6V，±12V及±24V三种。前置放大器上的高/低压插座一个接电源输入，另一个为下一个前置放大器提供高/低压电源接口。前置放大器的内部电路如图6所示。
连接各台前置放大器之间、前置放大器与电源之间的高/低压电源转接线如图5所示，高/低压线缆10两端焊有高/低压插头11，使用时高/低压插头插入前置放大器或电源的高/低压插座。
将图1所示的相邻前置放大器对折(前置放大器信号输出向纸外对折，核辐射探测器输入向纸内对折)，以高压插座之间的连接关系为例，对折后的各台前置放大器的排列方式如图3所示，每台前置放大器的两个高压插座1、2顺次连接，电源转接线呈弯折状。这种前置放大器排列方式的正面和背面的情况如图4所示，探测器信号输入端和前放信号输出端都位于同一个方向上，便于布线。
实施例
连接各台前置放大器之间、前置放大器与电源之间的高/低压电源转接线如图5所示，高压线缆两端焊有高压插头，低压线缆两端焊有低压插头，可使用三芯航空插头，电缆线是三芯线。使用时高/低压插头插入各台前置放大器或电源的高/低压插座，形成如图1所示的连接形式。
单通道前置放大器的结构如图2所示，共有6个功能插座：两个高压插座1、2，两个低压插座5、6，一个探测器信号输入插座3和一个信号输出插座4，每一台单通道前置放大器的探测器信号输入插座3连接一个单独的核辐射探测器，低压±6V。高压电阻7的阻值为22MΩ，通过高压电阻7将高压插座和探测器信号输入插座3接在一起。电容8的容值4700pF耐压3kV，电容8的一端接探测器信号输入插座3，另一端接前置放大器电路板。两个高压插座1、2使用直插电容的针脚焊接在一起，两个低压插座5、6使用漆包线焊在前放电路板上，低压电源线布在前置放大器电路板上，共三根。使用的前置放大器电路如图6所示。多个前置放大器的接线和排列如图3和图4所示，探测器信号输入端和前放信号输出端都位于同一个方向上，便于布线。使用的核辐射探测器是探测热中子的3He正比计数管。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1. 一种用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：包括由高压线和低压线贯穿的若干台单通道前置放大器，每一台单通道前置放大器包括两个高压插座、两个低压插座、一个探测器信号输入插座和一个信号输出插座； 所述的两个高压插座用导线连接在一起，高压插座与探测器信号输入插座之间通过高压电阻连接，探测器信号输入插座通过耐高压电容接入前置放大器电路板；两个低压插座分别通过低压电源线与前置放大器电路板连接；相邻的两台单通道前置放大器之间通过电源转接线将高压插座和低压插座分别连接。
2.如权利要求1所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：所述的高压插座与探测器信号输入插座之间的高压电阻的阻值为0.1~100MΩ。
3.如权利要求1所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：所述的探测器信号输入插座连接的耐高压电容的容值为1000~10000pF。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：每一台单通道前置放大器分别从高压线和低压线上引出高压和低压，各台单通道前置放大器之间的高压和低压分别为并联的关系。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：每一台单通道前置放大器的探测器信号输入插座连接一个单独的核辐射探测器。
6.如权利要求1所述的用于多通道扩展的单通道前置放大器组合，其特征在于：所述的低压插座与前置放大器电路板相连接的低压电源线由三根组成，分别是正压线、负压线和地线。
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