高性能宽范围γ能谱仪的设计与实现

发布时间：2017-12-11 20:33

  本文关键词：高性能宽范围γ能谱仪的设计与实现

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【摘要】：γ能谱仪作为一种探测γ射线能量的测量仪器,对探测到的γ射线能量进行统计后得到能谱,通过对γ能谱的分析,可实现对放射性核素的识别,用以区分放射性物质内的不同核素及含量,以此可以鉴别不同物质。常见的γ能谱仪一般由γ探测器、低通整形电路、低速ADC采样模块、数据处理及传输模块组成。这样的γ能谱仪系统设计可以获取较为准确的闪烁脉冲能量,但系统的脉冲通过率较低,并且具有一定测量范围,在一般的具有宽能量范围测量性能的γ能谱仪中往往无法在能谱的低能量区域获取较好的能量分辨率。本文设计的高性能宽范围γ能谱仪基于MVT采样方法设计,不仅具有较高的脉冲通过率而且实现了高性能宽范围能谱测量。基于MVT方法获取闪烁脉冲能量,并基于MVT方法创新性地提出了能量校正方法优化系统能量计算精度,并将其运用于本文设计的γ能谱仪系统中,对能谱仪性能有了明显提升。系统由探测器、闪烁脉冲采集模块、数据处理模块、网络传输模块以及上位机客户端构成,实现了放射性核素的能谱获取。γ探测器将γ射线转换成闪烁脉冲电信号,通过闪烁脉冲采集模块对闪烁脉冲反相整形并进行基于MVT方法的数字化采样后完成由模拟信号向数字信号的转换过程,数字信号经过以FPGA芯片为核心构建的数据处理模块进行计算得到完整闪烁脉冲的MVT采样信息,通过FPGA芯片发送指令控制W5100网络模块将数据传送至PC客户端,客户端完成闪烁脉冲拟合、脉冲能量计算以及能量校正,并绘制出γ能谱。该系统在设计开发完成后,进行整机包装,并实测出放射性元素137Cs的能谱,获得了8.74%的能量分辨率。另外,使用该γ能谱仪对镭、钍、钾等放射性物质进行了实测,成功区分各放射性元素的同位素,能量测量范围30 KeV~3 MeV。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH842

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本文编号：1279829