CN102841366A - 脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法及系统。该方法通过多道脉冲幅度分析器测量核辐射探测器的脉冲幅度谱，在脉冲幅度谱中确定甄别阈所对应的点M，将甄别阈M点对应的横坐标道址m’代入多道脉冲幅度分析器道址与电压值变换公式求出最佳阈值A’，并将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’。本发明利用脉冲幅度谱进行阈值测定，相对于现有利用积分曲线的测定方法测量时间短、准确度高。

Description

脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法及系统
技术领域
本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法及系统。
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。核辐射强度测量是核辐射探测常规工作之一。大多数核辐射探测皆伴有噪声信号，为了剔除噪声信号获得纯净的核信号，有脉冲幅度甄别和脉冲形状甄别两种方式，分别适用不同类型的探测器。脉冲幅度甄别器是脉冲幅度甄别方式的核心部件，采用脉冲幅度甄别方式的核辐射强度测量系统硬件结构如图1所示。脉冲幅度甄别器的甄别阈根据具体实验条件调节，噪声信号的脉冲幅度比较小，核信号的脉冲幅度比较大，合适的甄别阈既能尽可能多地去除噪声信号，又能尽可能多地记录核信号。积分曲线测定方法是传统的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，其硬件结构如图2所示。在探测器高压、放大器放大倍数、时间常数等参数不变的条件下，加载辐射源后从小到大调节甄别器（或单道脉冲幅度分析器工作于积分方式）阈值通过定标器读取计数率(或固定测量时间计数)，测量计数率(或固定测量时间计数)随甄别器阈值变化的曲线即积分曲线。测得的积分曲线如图3所示，阈值取变化缓慢曲线段(称之为计数坪)的中间值(图3中向下的箭头所示位置)。积分曲线测定方法须进行多点测量，各点之间有一定的间隔，其缺点是测量时间长、准确度差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，基于多道脉冲幅度分析器的原理，提供一种测量时间短、准确度高的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法及系统。
本发明的技术方案如下：一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，包括如下步骤：
（1）在核辐射探测器高压、放大器放大倍数、时间常数不变的条件下，通过多道脉冲幅度分析器测量核辐射探测器的脉冲幅度谱，所述脉冲幅度谱的横坐标为多道脉冲幅度分析器的道数，纵坐标为多道脉冲幅度分析器的计数；
（2）在所述脉冲幅度谱中确定甄别阈所对应的点M，将甄别阈M点对应的多道脉冲幅度分析器的横坐标道址m’代入多道脉冲幅度分析器道址与电压值变换公式A=pm+A0，求出最佳阈值A’，
其中，m为道址，A为m对应的电压值，p为系数，A0为常数；
（3）将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’。
进一步，如上所述的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，步骤（2）中所述的甄别阈M点位于脉冲幅度谱的计数谷谷底，所述的计数谷是指脉冲幅度谱中核信号与噪声信号之间的一段计数较低的区域。
进一步，如上所述的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，步骤（3）中所述的将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’的方法如下：使用信号发生器给主放大器输入方波脉冲信号，使用示波器观察主放大器输出，调节方波脉冲信号幅值，使主放大器输出幅度为A’的脉冲信号；使用示波器观察与主放大器连接的甄别器的输出，将甄别器的阈值从小到大调节，直至甄别器刚好没有脉冲信号输出为止，此时甄别器的实际阈值已经调节至最佳阈值A’。
一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定系统，包括脉冲幅度谱测量装置和甄别器阈值调节装置，所述的脉冲幅度谱测量装置包括核辐射探测器，核辐射探测器顺次连接前置放大器和主放大器，高压电源通过前置放大器转接到核辐射探测器上，主放大器与多道脉冲幅度分析器连接，多道脉冲幅度分析器连接计算机；所述的甄别器阈值调节装置包括信号发生器，信号发生器与主放大器连接，主放大器分别连接幅度甄别器和示波器，幅度甄别器与示波器相连接。
本发明的有益效果如下：本发明采用脉冲幅度谱测定方法测脉冲幅度谱所花时间只需积分曲线测定方法测量一次计数所花时间，因此测量时间大大缩短。脉冲幅度谱测定方法测脉冲幅度谱一次完成，因此剔除了辐射源统计涨落引起的测量误差，有利于提高阈值测定的准确度。脉冲幅度谱测定方法使用多道脉冲幅度分析器，道宽(间隔)大约几mV，基本剔除了积分曲线测定方法中各点间隔带来的误差，有利于提高阈值测定的准确度，在计数坪窄时尤为有效。
附图说明
图1为核辐射强度测量系统硬件结构示意图；
图2为积分曲线测定方法硬件结构示意图；
图3为积分曲线示意图；
图4为本发明的方法流程图；
图5为脉冲幅度谱测定方法硬件结构示意图；
图6为脉冲幅度谱示意图。
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。
本发明所采用的测定系统的硬件结构如图5所示，包括脉冲幅度谱测量装置（图5中a部分）和甄别器阈值调节装置（图5中b部分）。所述的脉冲幅度谱测量装置包括核辐射探测器，核辐射探测器顺次连接前置放大器和主放大器，高压电源通过前置放大器转接到核辐射探测器上，主放大器与多道脉冲幅度分析器连接，多道脉冲幅度分析器连接计算机；所述的甄别器阈值调节装置包括信号发生器，信号发生器与主放大器连接，主放大器分别连接幅度甄别器和示波器，幅度甄别器与示波器相连接。
如图4所示，本发明提供的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，包括如下步骤：
（1）采用图5（a）的硬件结构，在核辐射探测器高压、放大器放大倍数、时间常数不变的条件下，加载辐射源，通过多道脉冲幅度分析器测量核辐射探测器的脉冲幅度谱，脉冲幅度谱如图6所示，所述脉冲幅度谱的横坐标为多道脉冲幅度分析器的道数，纵坐标为多道脉冲幅度分析器的计数。
核信号位于谱的右侧，噪声信号位于谱的左侧，核信号与噪声信号之间有一段计数较低的区域，称为计数谷。阈值定在计数谷谷底，即计数最小的地方，一般位于计数谷中间位置，如图6所示的M点。
（2）在所述脉冲幅度谱中确定甄别阈所对应的点M，将甄别阈M点对应的多道脉冲幅度分析器的横坐标道址m’代入多道脉冲幅度分析器道址与电压值变换公式A=pm+A0，求出最佳阈值A’，
其中，m为道址，A为m对应的电压值，p为系数，A0为常数；
（3）将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’。
得到最佳阈值A’，需要将甄别器的阈值调节至该值。硬件结构如图5（b）所示，甄别器的阈值调节需借助信号发生器和示波器。主放大器放大倍数、时间常数等参数不变，使用信号发生器给主放大器输入方波脉冲信号，使用示波器观察主放大器输出，调节方波脉冲信号幅值，使主放大器输出幅度为A’的脉冲信号。使用示波器观察甄别器输出，将甄别器的阈值从小到大调节（调节的起始点是甄别器阈值可调节的最小值），直至甄别器刚好没有脉冲信号输出为止，说明甄别器的实际阈值已经调节至最佳阈值A’。
实施例
核辐射探测器使用3He正比计数管，辐射源使用241Am-Be同位素中子源，使用脉冲幅度谱测定方法测定幅度甄别器甄别阈。测量流程如图4所示，其硬件结构如图5所示，在探测器高压、放大器放大倍数、时间常数等参数不变的条件下，加载241Am-Be同位素中子源测量3He正比计数管的脉冲幅度谱(硬件结构如图5a所示)，结果如图6所示。中子信号位于谱的右侧，噪声(伽马噪声和电子学噪声)位于谱的左侧，中子信号与噪声之间有一段计数较低的区域，称为计数谷(如图6所示)。阈值定在计数谷谷底，即计数最小的地方，一般位于计数谷中间位置，如图6所示的M点。所定的甄别阈M点对应多道脉冲幅度分析器的横坐标道址240，将道址240代入多道脉冲幅度分析器道址与电压值变换公式A=0.0049m+0.069(该式由多道脉冲幅度分析器的说明书给出；m为道址，A为m对应的电压值)，求出最佳阈值1.245V。
得到最佳阈值1.245V，需要将甄别器的阈值调节至该值。硬件结构如图5b所示，甄别器的阈值调节需借助信号发生器和示波器。主放大器放大倍数、时间常数等参数不变，使用信号发生器给主放大器输入方波脉冲信号，使用示波器观察主放大器输出，调节方波脉冲信号幅值，使主放大器输出幅度为1.245V的脉冲信号。使用示波器观察甄别器输出，将甄别器的阈值从小到大调节，直至甄别器刚好没有脉冲信号输出为止，说明甄别器的实际阈值已经调节至最佳阈值1.245V，此时甄别器的显示阈值为1.19V。
本实施例中使用的前置放大器型号QF07，主放大器型号BH1218，多道脉冲幅度分析器型号2048，信号发生器型号SU5102，幅度甄别器型号BH1299A，示波器型号TDS2024。
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 (4)

1.一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，包括如下步骤：
（1）在核辐射探测器高压、放大器放大倍数、时间常数不变的条件下，通过多道脉冲幅度分析器测量核辐射探测器的脉冲幅度谱，所述脉冲幅度谱的横坐标为多道脉冲幅度分析器的道数，纵坐标为多道脉冲幅度分析器的计数；
（2）在所述脉冲幅度谱中确定甄别阈所对应的点M，将甄别阈M点对应的多道脉冲幅度分析器的横坐标道址m’代入多道脉冲幅度分析器道址与电压值变换公式A=pm+A0，求出最佳阈值A’，
其中，m为道址，A为m对应的电压值，p为系数，A0为常数；
（3）将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’。
2.如权利要求1所述的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，其特征在于：步骤（2）中所述的甄别阈M点位于脉冲幅度谱的计数谷谷底，所述的计数谷是指脉冲幅度谱中核信号与噪声信号之间的一段计数较低的区域。
3.如权利要求1或2所述的脉冲幅度甄别器甄别阈测定方法，其特征在于：步骤（3）中所述的将甄别器的阈值调节至最佳阈值A’的方法如下：使用信号发生器给主放大器输入方波脉冲信号，使用示波器观察主放大器输出，调节方波脉冲信号幅值，使主放大器输出幅度为A’的脉冲信号；使用示波器观察与主放大器连接的甄别器的输出，将甄别器的阈值从小到大调节，直至甄别器刚好没有脉冲信号输出为止，此时甄别器的实际阈值已经调节至最佳阈值A’。
4.一种脉冲幅度甄别器甄别阈测定系统，其特征在于：包括脉冲幅度谱测量装置和甄别器阈值调节装置，所述的脉冲幅度谱测量装置包括核辐射探测器，核辐射探测器顺次连接前置放大器和主放大器，高压电源通过前置放大器转接到核辐射探测器上，主放大器与多道脉冲幅度分析器连接，多道脉冲幅度分析器连接计算机；所述的甄别器阈值调节装置包括信号发生器，信号发生器与主放大器连接，主放大器分别连接幅度甄别器和示波器，幅度甄别器与示波器相连接。
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