CN105425275B - 一种反符合输出甄别系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反符合输出甄别系统及其反符合甄别算法，主探测器输出脉冲采集器与一个脉冲成型模块连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器、暂存器、控制器、延迟器连接，延迟器连接输出模块，另一路连接时间甄别器；辅助探测器脉冲采集器与另一个脉冲成型模块连接后与时间甄别器连接，时间甄别器与控制器连接；首先通过脉冲成型模块将核信号整形为标准脉冲信号，之后通过脉冲幅度甄别器对脉冲成型模块输出的脉冲幅值进行甄别；结合幅度甄别器对主探测器输出脉冲采集器输出脉冲幅度的甄别结果，鉴别是否为符合事件。仅依靠主、辅2个探测器输出信号就能实现甄别的目的，实现了对整个测量系统的简化。

Description

一种反符合输出甄别系统
技术领域
本发明属于放射检测设备技术领域，涉及一种反符合输出甄别系统，本发明还涉及一种基于脉冲幅度\时间联合的反符合甄别算法。
背景技术
长期以来“高背景条件下低含量放射性检测”技术一直受到国内外学者的关注（H.Oeschger，1975；Kenichi Nogami，1978；Theórsson P.1991；郑仁圻，1985，1995；李德平，1994；黄乃明，2004；等）。
现有的环境低本地γ能谱反符合大部分采用多个探测器耦合测量的方式，实现降低本底计数、有效提取目标核素放射性信息的目的（P. P. Povinec，1996；A.Chernyaev，2004；et al）。
对于现有的低本底γ射线反符合探测器主要在室内分析使用，一般包括三个探测器：主探测器、辅助探测器、塑料环形探测器，相应反符合电路也是由三部分构成，如图1。主探测器输出脉冲采集器的A信号和环形探测器脉冲采集器的B信号输入均分别能与剩余两个输入构成反符合。主探测器输出脉冲采集器的A路信号能封锁环形探测器脉冲采集器的B信号，即主探测器输出脉冲采集器A信号产生输出时，将通过反符合使得环形探测器脉冲采集器的B信号被封锁。辅助探测器脉冲采集器的C输入信号可封锁主探测器输出脉冲采集器、环形探测器脉冲采集器的输出。当辅助探测器脉冲采集器的输入信号达到或超过甄别阈值时将触发甄别器产生输出信号。该信号处理后的输出能封锁主探测器输出脉冲采集器、环形探测器脉冲采集器的输出，该类系统仅能从时间上区分符合事件，当本底计数较高时无法准确地区分符合和假符合，也就无法将人工放射性核素特征信息从本底中高效提取。
国内关于环境γ能谱检测系统的专利研究现状主要有：山东省科学院海洋仪器仪表研究所的张国华等人的《海洋原位反符合屏蔽γ能谱仪》（CN203502589U），张颖颖等人的《用于海洋放射性测量的低本底γ能谱仪》（CN103217702A），清华大学程建平等人《一种低本底γ谱仪的组合屏蔽室》（CN103675887A）等。以上专利中涉及的反符合甄别系统主要集中在实验室分析和海洋原位分析领域，测量系统规模较大，而类似于本发明中的应用于便携式环境低放射性检测仪器中的联合使用脉冲幅度\时间来进行符合甄别的系统以及算法还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种反符合输出甄别系统，将现有的仅从脉冲时间上依靠3个探测器输出信号甄别符合事件，改为仅依靠主、辅2个探测器输出信号就能实现甄别的目的，实现了对整个测量系统的简化。
本发明的另一目的是提供一种基于脉冲幅度\时间联合的反符合甄别算法，在现有时间甄别算法的基础上，配合上述反符合输出甄别系统优化了基于脉冲幅度保留的符合甄别算法。
本发明所采用的技术方案是，一种反符合输出甄别系统，包括主探测器输出脉冲采集器与辅助探测器脉冲采集器；主探测器输出脉冲采集器与一个脉冲成型模块连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器、暂存器、控制器、延迟器连接，延迟器连接输出模块，另一路连接时间甄别器；辅助探测器脉冲采集器与另一个脉冲成型模块连接后与时间甄别器连接，时间甄别器与控制器连接。
本发明所采用的另一技术方案是，一种反符合甄别算法，采用一种反符合输出甄别系统，包括主探测器输出脉冲采集器与辅助探测器脉冲采集器；主探测器输出脉冲采集器与一个脉冲成型模块连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器、暂存器、控制器、延迟器连接，延迟器连接输出模块，另一路连接时间甄别器；辅助探测器脉冲采集器与另一个脉冲成型模块连接后与时间甄别器连接，时间甄别器与控制器连接；并具体按照以下步骤进行：当信号到来时，首先通过脉冲成型模块将核信号整形为标准脉冲信号，之后通过脉冲幅度甄别器对脉冲成型模块输出的脉冲幅值进行甄别；当输出脉冲幅值低于阈值时，将脉冲信号存入暂存器；通过时间甄别器对主探测器输出脉冲采集器、辅助探测器脉冲采集器输出的经过整形后的脉冲时间进行甄别；同时结合幅度甄别器对主探测器输出脉冲采集器输出脉冲幅度的甄别结果，鉴别是否为符合事件，如果是符合事件则结束；反之，控制器触发输出控制信号，将缓存脉冲存入延迟器，并通过输出模块输出。
本发明的有益效果是：现有的反符合甄别系统主要服务于实验室内研究和大型测量设备，随着对便携式低本底γ能谱测量需求的增加，反符合甄别系统的小型化也变得日趋紧迫，本发明为便携式反康普顿探测器配套设计输出甄别系统，将现有的依靠3个探测器输出信号，改为仅依靠主、辅2个探测器输出信号就能实现反符合降低本底的目的，实现了对该类检测系统的重新设计，最大程度上降低了仪器成本。同时，由于该甄别系统只有两个信号通道，中间节点个数有所减少，较现有技术而言系统的稳定性提高100%。另外，使用脉冲幅度\时间联合甄别算法，较现有技术的甄别准确率提高26%以上。
附图说明
图1是现有反符合系统结构示意图。
图2是本发明中反符合输出甄别系统结构示意图。
图3是反符合甄别算法工作原理图。
图中，1、主探测器输出脉冲采集器，2、环形探测器脉冲采集器，3、辅助探测器脉冲采集器，4、脉冲成型模块，5、延迟器，6、时间甄别器，7、输出模块，8、脉冲幅度甄别器，9、暂存器，10、控制器。
具体实施方式
本发明反符合输出甄别系统的结构如图2所示，包括主探测器输出脉冲采集器1与辅助探测器脉冲采集器3；主探测器输出脉冲采集器1与一个脉冲成型模块4连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器8、暂存器9、控制器10、延迟器5连接，延迟器5后分别接两个输出模块7，另一路连接时间甄别器6；辅助探测器脉冲采集器3与另一个脉冲成型模块4连接后与时间甄别器6连接，时间甄别器6与控制器10连接。
本发明一种基于脉冲幅度\时间联合的反符合甄别算法，工作原理如图3所示，具体按照以下步骤进行：
采用上述的反符合输出甄别系统：主探测器输出脉冲采集器1与一个脉冲成型模块4连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器8、暂存器9、控制器10、延迟器5连接，延迟器5后分别接两个输出模块7，另一路连接时间甄别器6；辅助探测器脉冲采集器3与另一个脉冲成型模块4连接后与时间甄别器6连接，时间甄别器6与控制器10连接；
当信号到来时，首先通过脉冲成型模块4将核信号整形为标准脉冲信号，之后通过脉冲幅度甄别器8对脉冲成型模块4输出的脉冲幅值进行甄别；当输出脉冲幅值低于阈值时（初步认定为有用信息），将脉冲信号存入暂存器9；暂存器9内保留脉冲信号的幅度、时间等信息；
通过时间甄别器6对主探测器输出脉冲采集器1、辅助探测器脉冲采集器3输出的经过整形后的脉冲时间进行甄别；同时结合幅度甄别器8对主探测器输出脉冲采集器1输出脉冲幅度的甄别结果，鉴别是否为符合事件，如果是符合事件则结束；反之，控制器10触发输出控制信号，将缓存脉冲存入延迟器5，并通过输出模块7输出。
其中，符合事件是指：核物理中有许多同时发生或在短时间间隔内发生并有内在因果联系的相关事件称为符合事件，这种事件往往反映了原子核内在的运动规律，如核级联衰变所放射出的粒子之间在时间上是相关的，级联衰变的平均时间间隔是确定的。有些测量要排除符合事件，这种系统就被称为为反符合系统，反符合电路有确定的分辨时间τ，若探测器分别记录一组时间间隔小于τ的符合事件，反符合电路无脉冲信号输出；相反，若记录事件间隔大于τ，电路输出脉冲信号（出自《原子核物理试验方法》复旦大学 清华大学北京大学编 原子能出版社出版）。

Claims (2)

1.一种反符合输出甄别系统，其特征在于，包括主探测器输出脉冲采集器（1）与辅助探测器脉冲采集器（3）；主探测器输出脉冲采集器（1）与一个脉冲成型模块（4）连接后分为两路，一路依次与脉冲幅度甄别器（8）、暂存器（9）、控制器（10）、延迟器（5）连接，延迟器（5）连接输出模块（7），另一路连接时间甄别器（6）；辅助探测器脉冲采集器（3）与另一个脉冲成型模块（4）连接后与时间甄别器（6）连接，时间甄别器（6）与控制器（10）连接，当信号到来时，首先通过脉冲成型模块（4）将核信号整形为标准脉冲信号，之后通过脉冲幅度甄别器（8）对脉冲成型模块（4）输出的脉冲幅值进行甄别；当输出脉冲幅值低于阈值时，将脉冲信号存入暂存器（9）；通过时间甄别器（6）对主探测器输出脉冲采集器（1）、辅助探测器脉冲采集器（3）输出的经过整形后的脉冲时间进行甄别；同时结合幅度甄别器（8）对主探测器输出脉冲采集器（1）输出脉冲幅度的甄别结果，鉴别是否为符合事件，如果是符合事件则结束；反之，控制器（10）触发输出控制信号，将缓存脉冲存入延迟器（5）。
2.根据权利要求1 所述的一种反符合输出甄别系统，其特征在于，所述延迟器（5）后分别接两个输出模块（7）。
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