CN217034270U - 一种闪烁体探测器模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及闪烁体探测器，具体涉及一种闪烁体探测器模拟实验装置，包括模拟闪烁体探测器、支架和连接架，连接架与支架滑动连接，连接架上设有第一抱环，第一抱环上螺纹连接有用于固定模拟闪烁体探测器的紧固螺栓，支架底部固定有底板，底板上位于模拟闪烁体探测器下方放置有模拟放射源；本实用新型提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的需在高危辐射环境中才能进行实验、投入成本较大的缺陷。

Description

一种闪烁体探测器模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及闪烁体探测器，具体涉及一种闪烁体探测器模拟实验装置。

背景技术

传统的核与粒子物理实验电子学的主要途径有：

1)基于专用机箱的各种插件

核仪器采用最广泛的形式，例如NIM，CAMMAC，FastBus，VME等机箱插件，但由于NIM标准没有数据传输通道，不能满足日益兴起的高能物理海量数据传输要求；

2)专用成套设备

该类仪器主要针对各大公司对某一常用测量而研发，整合测量、标定、分析于一体的专用仪器，例如α谱仪和γ谱仪，但由于其功能单一，集成功能很多，所以体型较大，不利于携带，只适用于固定场所；

3)计算机插卡

以ISA插卡和PCI插卡最为常见，这类插件直接利用计算机总线进行数据交互，在计算机上完成数据处理、输入输出和显示，但由于其安装和拆卸比较繁琐，因此在便捷式计算机上的使用成为一大难题；

4)计算机外部设备

该类设备通过USB接口和计算机直接相连进行数据传输，解决了计算机插卡的局限性问题。

由此可见，传统核与粒子物理教学实验平台存在的问题包括：仪器功能落后，测量方法陈旧；需在高危辐射环境中才能进行实验，辐射损伤系数高；需要专门的仪器和实验平台，投入大、易损坏、维护成本高；仪器平台适应周期长，无法进行自主设计实验。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种闪烁体探测器模拟实验装置，能够有效克服现有技术所存在的需在高危辐射环境中才能进行实验、投入成本较大的缺陷。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种闪烁体探测器模拟实验装置，包括模拟闪烁体探测器、支架和连接架，所述连接架与支架滑动连接，所述连接架上设有第一抱环，所述第一抱环上螺纹连接有用于固定模拟闪烁体探测器的紧固螺栓，所述支架底部固定有底板，所述底板上位于模拟闪烁体探测器下方放置有模拟放射源；

所述模拟闪烁体探测器上设有用于读取模拟放射源信息的射频识别模块，用于接收射频识别模块采集数据，并根据模拟放射源种类生成数字控制信号的主控制板，用于接收主控制板发送数字控制信号，并转换为模拟控制信号的信号输出板，以及用于将模拟控制信号传输给信号接收设备的信号输出接口。

优选地，所述支架内部开设有滑槽，所述滑槽内部滑动连接有滑动块，所述支架上螺纹连接有用于固定滑动块的调节旋钮，所述滑动块与连接架固定。

优选地，所述调节旋钮包括与支架螺纹连接的紧固螺柱，以及固定于紧固螺柱端部的旋帽，所述滑动块上开设有与紧固螺柱配合的竖向通槽。

优选地，所述底板上固定有安装架，所述安装架上位于模拟闪烁体探测器、模拟放射源之间设有第二抱环，所述第二抱环上放置有模拟吸收体。

优选地，所述第二抱环内壁底部设有向外凸起的用于放置模拟吸收体的凸边。

优选地，所述模拟闪烁体探测器上还设有电源接口，以及与主控制板电性连接的用于与上位机通信的网络接口。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种闪烁体探测器模拟实验装置，具有以下有益效果：

1)提供一种模拟闪烁体探测器来模拟真实闪烁体探测器，实现对不同种类及强度放射源的检测，并且可以让用户自由选择是否使用真实放射源以及放射源的种类，大幅减少了真实放射源的使用，降低了辐射损伤系数，同时能够有效降低实验平台的建设周期与维护成本，并且满足实验的自主设计性；

2)不仅能让用户完成既定的实验大纲，也可以满足用户对实验方案进的改进需求，用户通过对实验内容进行探索，可以发挥用户对实验方案和平台配置的改进能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型图1中模拟闪烁体探测器的结构示意图；

图3为本实用新型硬件部分的信号传输示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种闪烁体探测器模拟实验装置，如图1所示，包括模拟闪烁体探测器1、支架2和连接架5，连接架5与支架2滑动连接，连接架5上设有第一抱环7，第一抱环7上螺纹连接有用于固定模拟闪烁体探测器1的紧固螺栓8，支架2底部固定有底板9，底板9上位于模拟闪烁体探测器1下方放置有模拟放射源13。

如图2和图3所示，模拟闪烁体探测器1上设有用于读取模拟放射源13信息的射频识别模块14，用于接收射频识别模块14采集数据，并根据模拟放射源13种类生成数字控制信号的主控制板15，用于接收主控制板15发送数字控制信号，并转换为模拟控制信号的信号输出板16，以及用于将模拟控制信号传输给信号接收设备的信号输出接口17。

模拟闪烁体探测器1上还设有电源接口18，以及与主控制板15电性连接的用于与上位机通信的网络接口19。

首先，根据图1完成实验平台的搭建工作。将支架2放置于底板9上，并将支架2与底板9固定，调节连接架5至合适高度，利用调节旋钮6对滑动块4进行定位，将模拟闪烁体探测器1放入第一抱环7中，并利用紧固螺栓8固定，将模拟放射源13放置于模拟闪烁体探测器1下方，同时连接好信号输出接口17与信号接收设备之间的BNC输出信号线，电源接口18处的电源线，以及网络接口19与上位机之间的网线。

工作状态下，射频识别模块14读取模拟放射源13的信息代码，并将信息代码发送给主控制板15。此时，主控制板15中的ARM处理模块(可以采用STM32F407ZGT6)将接收到的信息代码与自身存储器内的存储代码进行比对，判断出模拟放射源13的种类，并根据ARM处理模块识别模拟放射源13的种类向FPGA模块(可以采用EP3C40F484C6N)下发固定计数率参数值，由FPGA模块对时间和能量进行LFSR伪随机数算法(由于真实放射源放射性的能量和时间都是随机的，为了模拟这个特性，所以需要加入这个算法)。

该伪随机数算法通过对选定随机种子进行一定的运算，可以得到一组人工生成的周期序列，在这组序列中以相同概率选取其中一个数字，该数字称为随机数。由于所选数字并不具有完全的随机性，但是从使用角度而言，其随机程度已经足够，从而实现时间与幅度的随机运算，继而得出对应放射源能谱。

随后，主控制板15向信号输出板16输出数字控制信号，由信号输出板16上的数模转换模块将该组数字控制信号转换为模拟控制信号，并通过信号输出接口17将模拟控制信号传输给信号接收设备。

在不使用射频识别模块14和模拟放射源13的情况下，可通过网络接口19直连上位机，使用上位机进行放射源种类更换，并可对放射源能谱进行在线分析。

支架2内部开设有滑槽3，滑槽3内部滑动连接有滑动块4，支架2上螺纹连接有用于固定滑动块4的调节旋钮6，滑动块4与连接架5固定。调节旋钮6包括与支架2螺纹连接的紧固螺柱，以及固定于紧固螺柱端部的旋帽，滑动块4上开设有与紧固螺柱配合的竖向通槽。

底板9上固定有安装架10，安装架10上位于模拟闪烁体探测器1、模拟放射源13之间设有第二抱环11，第二抱环11上放置有模拟吸收体12。第二抱环11内壁底部设有向外凸起的用于放置模拟吸收体12的凸边。

调节旋钮6的紧固螺柱位于竖向通槽中，当需要调节模拟闪烁体探测器1高度时，拧松紧固螺柱，即可借助竖向通槽上下移动连接架5，调节至合适高度后拧紧调节旋钮6即可。

将模拟吸收体12(模拟吸收体12主要用于验证不同材质的吸收体对放射源的吸收能力)放置于第二抱环11内壁底部上向外凸起的凸边上，通过改变真实放射源种类以及模拟吸收体12的种类和厚度，可以进行多种实验，实现了对实验装置实验功能的有效扩展，丰富了装置的实验功能。

值得注意的是，本申请技术方案的目的仅是为了提供一种不同于现有技术的硬件配置，使技术人员能够在这样的硬件配置下实现进一步的开发，至于软件程序可在后期由本领域的编程人员根据实际效果需要进行编程。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：包括模拟闪烁体探测器(1)、支架(2)和连接架(5)，所述连接架(5)与支架(2)滑动连接，所述连接架(5)上设有第一抱环(7)，所述第一抱环(7)上螺纹连接有用于固定模拟闪烁体探测器(1)的紧固螺栓(8)，所述支架(2)底部固定有底板(9)，所述底板(9)上位于模拟闪烁体探测器(1)下方放置有模拟放射源(13)；

所述模拟闪烁体探测器(1)上设有用于读取模拟放射源(13)信息的射频识别模块(14)，用于接收射频识别模块(14)采集数据，并根据模拟放射源(13)种类生成数字控制信号的主控制板(15)，用于接收主控制板(15)发送数字控制信号，并转换为模拟控制信号的信号输出板(16)，以及用于将模拟控制信号传输给信号接收设备的信号输出接口(17)。

2.根据权利要求1所述的闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：所述支架(2)内部开设有滑槽(3)，所述滑槽(3)内部滑动连接有滑动块(4)，所述支架(2)上螺纹连接有用于固定滑动块(4)的调节旋钮(6)，所述滑动块(4)与连接架(5)固定。

3.根据权利要求2所述的闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：所述调节旋钮(6)包括与支架(2)螺纹连接的紧固螺柱，以及固定于紧固螺柱端部的旋帽，所述滑动块(4)上开设有与紧固螺柱配合的竖向通槽。

4.根据权利要求1所述的闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：所述底板(9)上固定有安装架(10)，所述安装架(10)上位于模拟闪烁体探测器(1)、模拟放射源(13)之间设有第二抱环(11)，所述第二抱环(11)上放置有模拟吸收体(12)。

5.根据权利要求4所述的闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：所述第二抱环(11)内壁底部设有向外凸起的用于放置模拟吸收体(12)的凸边。

6.根据权利要求1所述的闪烁体探测器模拟实验装置，其特征在于：所述模拟闪烁体探测器(1)上还设有电源接口(18)，以及与主控制板(15)电性连接的用于与上位机通信的网络接口(19)。

Images