CN1028308C - 闪烁探测器温控自动稳定系统 - Google Patents

Abstract

闪烁探测器温控自动稳定系统，是由闪烁探测器总成，脉冲放大器，脉冲幅度分析器，高压电源及温敏稳谱控制函数发生器[8]组成的，其中闪烁探测器总成包括闪烁晶体，光电倍增管和温度传感器，其特征在于温敏稳谱控制函数F(T)发生器由信号放大器，模—数变换器，存储体，数—模变换器，逻辑单元组成。使用本系统可以采用稳谱参考源，电路简单，稳谱温度范围广，适用性强，系统参数改变时，还可以重新写入控制数，使用方便。

Description

本发明属于核辐射探测领域。

在核辐射测量（能谱测量或强度测量）中;必须解决测量准确性受温度影响的问题，即温度漂移问题。迄今为止，采用温度控制闪烁探测器自动稳定系统，大致分为两类，分别如附图1，附图2所示。在附图1中，由温敏稳谱控制函数F（T）发生器[8]，根据温度传感器[6]，所测得的闪烁探头总成（闪烁体及光电倍增管）温度T，给出控制参量F（T）（电压或电流），用以控制高压电源[7]输出电压，以调整光电倍增管的倍增系数（控制线[9]），或用以控制脉冲放大器[4]增益（控制线[10]）脉冲幅度分析器[5]增益（控制线[11]），以达到核辐射测量（能谱测量或强度测量）稳定的目的。

附图2中，发光二极管[33]产生的光脉冲经光电倍增管[3]探测形成的电脉冲经线性脉冲放大器[4]放大由脉冲幅度分析器[5]加以分析，闭环自动稳谱装置[24]将根据光脉冲谱线位置相对标称值的漂移情况给出稳谱控制参量[25]，控制测量系统增益，例如：控制高压电源[7]的输出电压（控制线[9]）以改变光电倍增管的[3]的倍增系数，或控制线性放大器[4]的放大倍数（控制线[10]），或控制脉冲幅度分析器[5]的增益（控制线[11]），使发光二极管发出的光脉冲谱线回到标称值，以达到稳定测量系统的目的。温度传感器[6]测得温度T，温敏控制函数发生器[8]产生控制参量F（T），控制发光二极管脉冲激励源[34]调整发光二极管[33]发出的光脉冲强度。这类系统的技术关键是温敏稳谱控制函数F（T）发生器[8]的构成，它必须在整个工作温度范围内都给出正确的控制参量F（T），才能取得稳定测量的良好效果。现有技术多采用热敏器件网络（含温度传感器）构成温敏稳谱控制函数发生器[8]，由于不同类型的闪烁体或光电倍增管温度漂移规律不同，每一测量系统的控制特性也会不同，所以这类控制函数F（T）发生器[8]必须针对每一特定的系统精心选配，才能 取得良好的效果，而且，当系统老化，温度漂移特性变化时，稳定系统性能变差，甚至，不得不重新选配函数发生器，所以这类系统稳定性差，大量生产、维修、使用都不方便。[以上在先技术描述由“核仪器与方法”1983年8月第3卷第3期69页梁锦华：“闪烁r谱仪的稳谱系统”一文及SPWLA    TWENTIETH    ANNUAL    LOGGING    SYMPOSIUM    JUNE    3-6，1979论文SPECTRAL    GAMMA-RAY    LOGGING    I：ENERGY    STABILI2ATION    METHODS一文综合而成]

本发明就是针对上述之不足，提供一种能广泛适应各种类型闪烁探测器温控自动稳定系统的温敏稳谱控制函数发生器[8]，构成一种闪烁探测器温控自动稳定系统。

本发明-闪烁探测器温控自动稳定系统（见附图3），是由闪烁探测器总成[1]，脉冲放大器[4]，脉冲幅度分析器[5]，高压电源[7]及温敏稳谱控制函数发生器[8]组成。闪烁探测器总成[1]包括闪烁晶体[2]，光电倍增管[3]和温度传感器[6]，闪烁晶体[2]与被探测核辐射粒子相互作用产生闪烁光脉冲，经光电倍增管[3]转换为电脉冲。此脉冲经脉冲放大器[4]放大后由脉冲幅度分析器进行分析，得到所需要的核辐射信息。改变光电倍增管的供电电压（调整高压电源[7]的输出）或改变脉冲放大器[4]的增益都可达到改变系统增益的目的，适当调整增益以补偿温度变化带来的系统增益变化，就可以达到使系统测量稳定的目的。本发明之特征在于温敏稳谱控制函数F（T）发生器[8]是由信号放大器[12]，模-数（A/D）变换器[13]，存储体[14]，数-模（D/A）变换器[15]，逻辑控制单元[16]组成。由温度传感器[6]来的信号经放大器[12]放大后，由模-数（A/D）变换器[13]转换为数字量[17]，作为存储体[14]的地址码存储，必要时，存储体中该地址所存“控制数”输出后，经数-模（D/A）变换器得到该温度T下应有的稳谱控制参量F（T），由于这些“控制数”可根据要求事先写入，逻辑控制单元产生时序控制信号，使模-数变换器[13]按一定时间间隔采样变换，存储体[14]输出温度T下应有的“控制 数”。存储体[14]及逻辑控制单元[16]也可以由一台有适当输入输出接口的微计算机或单片微计算机系统构成。

向存储体写入“控制数”的工作，可根据探测器整体温度实验测出不同温度下应有的“控制数”，再向存储体写入，本专业技术人员做到这一点并不因难。

本发明采用可存入任意函数的温敏稳谱控制函数发生器，进行稳谱控制，可适用于各种闪烁体及光电倍增管，有较广泛的适用性，用于一新系统时，只需对存储体写入所需控制函数，即可正常工作，这种方法不用稳谱参考源，所以不会对被测谱线产生干扰，电路可做得比较简单，所以可以开发出有宽温工作范围的稳定闪烁探头，用以代替较复杂的稳谱系统，以节约资金，用以代替未加稳谱措施的探头，则可大大提高系统的实用性，尤其在环境温度变化大的场合，例如，在一些工业应用场合，由于四季环境温度变化大，必须按不同季节调节增益，才能正常使用，在操作人员技术素质不高的场合，使用就有困难，使用本系统，则可在四季温度变化大的场合应用，无需特别调整，又如，石油地质测井，井深每增加100米，温度上升约摄氏3.3度，5-6千米以下，井温将达150-200C，所以闪烁探测器用于核测井时，必采取稳定措施，尤其是能谱测井，稳谱成为测井成败的技术关键。本系统由于适应性强，不使用稳谱参考源，无谱线干扰，电路简单，测量准确，使用方便。

下面结合附图4介绍一实施例，附图4表示锗酸铋（BGO）闪烁谱仪采用该稳谱系统的具体接线图，该电路中的器件和附图2中各部分对应关系是：

附图4中    附图2中

GA3140    温度信号（直流）放大器[12]

ADC0804    模-数变换器[13]

2716    存储体[14]

AD558    数-模变换器[15]

1455，4538，4024    时序电路[16]

附图5是稳谱过程中测得的能谱曲线，曲线1是常温时能谱，曲线2是温度上升到60℃时经过稳谱的能谱，曲线3是温度上升到60℃时，不采用稳谱措施的能谱，很明显，不稳谱时，能谱漂移很大，稳谱后，漂移很小，稳谱效果很好，以碘化铯（铊）[CsI（Te）]闪烁谱仪进行了同样的实验，稳谱效果显著。

附图的简单说明如下：

图1，图2为已有温度控制闪烁探测器自动稳定系统;

图3闪烁探测器温控自动稳定系统，结构示意图;

图4锗酸铋（BGO）闪烁谱仪采用该稳谱系统的电路图;

图5稳谱过程中测得的能谱曲线。

其中，

1、闪烁探测器总成    2、闪烁晶体

3、光电倍增管    4、脉冲放大器

5、脉冲幅度分析器    6、温度传感器

7、高压电源    8、温敏稳谱控制函数发生器

9、控制线（倍增系数控制）    10、控制线（放大倍数控制）

11、控制线增益控制    12、信号放大器

13、模-数（A/D）变换器    14、存储体

15、数-模（D/A）变换器    16、逻辑控制单元

17、数字量    24、闭环自动稳谱装置

33、发光二极管    34、发光二极管脉冲激励源

Claims (2)

1、闪烁探测器温控自动稳定系统，是由闪烁探测器总成[1]，脉冲放大器[4]，脉冲幅度分析器[5]，高压电源[7]及温敏稳谱控制函数发生器[8]组成，闪烁探测器总成[1]包括闪烁晶体[2]，光电倍增管[3]和温度传感器[6]，其特征在于温敏稳谱控制函数F(T)发生器[8]依次由信号放大器[12]，模--数(A/D)变换器[13]，存储体[14]，数--模(D/A)变换器[15]，逻辑控制单元[16]组成。

2、根据权利要求1所说的新型闪烁探测器温控自动稳定系统，其特征在于所说的存储体[14]，逻辑控制单元[16]，是由一台微计算机系统构成。

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