X射线光谱中特征峰漂移校正算法的研究

发布时间：2024-05-17 04:13

　　针对采用数字慢三角成形算法的高性能硅漂移探测器在开关复位型前放中出现的突变脉冲以及该类脉冲在成形后因幅度受损造成的特征峰漂移问题,提出了一种基于突变脉冲修复的特征峰漂移校正算法,该算法包括以下几个流程,首先将该电路输出的弱电流信号经CR微分电路进行转换得到负指数信号,然后负指数信号经三级放大电路放大后的幅度范围为0～2 V,该幅度范围保持在后端模数转换器的处理范围中,对放大后的负指数信号进行模数转换得到数字化的负指数脉冲序列,通过对上述负指数脉冲序列的采样点进行判断,当出现连续多个为零的采样点时就标记该脉冲为突变脉冲,最后对突变脉冲分别调用快校正和慢校正算法进行修复,并将修复后的负指数脉冲序列分别进行数字梯形成形,其成形结果存储到FIFO中进行多道成谱。实验以自制的铁矿样品为测量对象,将未进行校正的原始谱与采用不同校正方法得到的谱图进行对比,校正后铁和锶特征峰的影子峰所在道址区间的计数相比于未校正的原始谱的计数率有了明显的降低,与此同时,铁和锶两个特征峰所在道址区间的计数相比于不校正则有了明显的提高。由于特征峰计数率的漂移正是产生影子峰的根本原因,因此同一种元素在影子峰区域计数率的减小...

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【部分图文】：

图1前放电路以及其输出信号

开关复位型前置放大电路(下文简称前放)及其后端电路,如图1所示,电路工作原理实际上就是探测器输出的弱电流在反馈电容Cf上进行一定时间的积分,并将积分结果存储在采样保持电容上由测量电路进行测量。图2影子峰形成原理

图2影子峰形成原理

图1前放电路以及其输出信号由于前放输出信号是不断上升且频繁跳变的,如果直接对该信号进行放大、数字成形将会造成脉冲幅度溢出,损失计数率。因此FPGA对前放输出的阶跃信号进行脉冲成形处理时需要先将该信号通过CR微分电路转变为负指数信号。如果前放输出的最后一个阶跃脉冲刚好是....

图3快校正的修复结果及成形结果

由式(1)可恢复出突变损失掉的部分采样点,直线修复法的优点是计算简单,缺点就在于它的衰减速度快,只能修复出一部分采样点,当修复结果到0以后,其余的采样点也只能以0来补充,修复结果如图3中红色曲线所示,修复后突变脉冲的三角成形结果如图3中的蓝色曲线所示。从图中可以看出....

图4慢校正的修复结果及成形结果

以式(3)为理论基础可以修复出突变脉冲丢失的采样点,修复结果如图4所示。未经处理的原始突变脉冲如图4的黑色曲线所示,在第256个采样点时脉冲幅度直接从428跳变到零,调用慢校正算法对突变脉冲进行修复后得到如图4蓝色曲线所示的慢校正修复结果。通过图3和图4的对比可以得出,....

本文编号：3975367