流气式正比计数管微弱信号计数系统的研究

发布时间：2024-03-02 14:47

    流气式正比计数管是可以将工作气体以一定速度进出管内的计数管,这种工作模式可以保障管内气体成分不变,从而避免了密闭式正比计数管在气体倍增过程中被大量分解而影响其性能和寿命。此外,对于放射性气体而言,可以将放射样品直接充入管内,这样既可以增大立体角,提高正比计数管的探测效率,又可以免于其他正比计数管窗对射线的吸收。由于流气式正比计数管的特性,其常被用来测量射线穿透力弱的放射气体。正比计数管可以进行气体放大,但是其放大倍数有限,故其信号还处于弱信号范围内。对于弱信号非常容易受到噪声和环境干扰,从而测量比较困难。本文将针对流气式正比计数管产生微弱信号进行研究,并研制相关测量系统,主要完成以下几方面的工作:第一,分析正比计数管结构和工作原理,选择合适正比计数管,研究其气体放大和输出信号大小。针对其产生的微弱信号,分析微弱信号不同测量方法和影响测量的因素,给出合适的测量方案。第二,信号调理部分设计。分析前置放大器电路和设计要点,并通过仿真与实验进行测试,其电荷转化增益达到1012量级以上。同时对反馈电容选择进行大量重复实验,发现反馈电容小到一定值后,增益无法达到与其倒数关系,主要由于存在其他不可避免电容的影响。主放大器是利用低功耗精密仪表放大器来实现1-10000倍放大,可以对前置输出信号进一步放大。在高压电源设计设计方面,通过单片机控制数模转化输出信号大小来调节高压模块,实现0-2500V连续稳定可调,步进10V,同时显示设置电压。第三,正比计数管主控制模块和上位机设计。利用单片机调整上下阈值、采样时间、实时数据处理显示,此外与上位机通信传输数据,并执行上位机发送的命令。借助于Labview平台开发计数系统上位机,与单片机进行通信,对接收的数据进行显示和进一步处理,同时可在上位机中进行参数设定等一系列命令,为自动测量提供方便。第四,对流气式正比计数管计数系统进行性能测试和~(14)CO_2测试研究。主要从不同模块进行测试,来分析设计的可行性。最后利用设计的计数系统来测量~(14)CO_2活度,并通过实验分析了测量的影响因素。综上所述,本文在正比计数管产生微弱信号测量的基础上进行了硬件和软件开发,使得所选择的流气式正比计数管可以对放射性~(14)CO_2进行合理测量。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL811.2
【图文】：

正比计数管结构正比计数管作为气体探测器中一员，结构相对比较简单，其通常以圆柱形为有平板型、球型、钟罩型，这些不同结构的正比计数管的共同特点是：内部有多根阳极丝作为阳极，其呈现直线状或者是环状，在高压工作下阳极附近便可强的电场区域，在该区域可以发生碰撞电离。对于流气式正比计数管，在侧面开通一个或者两个阀门来对进行充气或者进行，其优势在于可以对放射性气体进行直接测量，或提高计数管的使用寿命。此极和阴极制作材料的不同，也会影响到计数管的性能。通过调研，本文选择了生产的 49528 型流气式正比计数管，阴极采用的是无氧高导电性铜，高纯度铜底的高纯锗探测器中也受到一定的使用，其吸附能力弱、耐压性强、导电性采用的镀金钨丝，钨丝熔点高，使用寿命长，而镀金可以增加其延展性、导性、耐磨性等。正比计数端口绝缘子采用的是聚四氟乙烯，其绝缘性仅次于蓝了漏电流的产生。表 2.1 是 LND49528 的具体参数。

GNDGND10uFC13GND4.7nF C9322N44161pFC10D31pFC11100nFC120.1uFC8GNDGNDD412H1R16R14R13R111GR121KR15Res2图 3.1 电荷前置放大器原理图的原理图，从降低噪声的角度来设计 PCB 板，因为电路板的电荷信号比较微弱，如果不处理好的话，将被噪声给淹没要。为了降低高压电源影响，将高压电源与信号放大单元远弱，而周围电平较高，会形成一定的压差，由于板质的绝缘流，而这漏电流相对输入信号来讲，也是至关重要的，所以，并且加上形成一定的保护环，有利于漏电流消除。

图 3.3 前置放大器屏蔽体设计对 LND49528 正比计数管的信号进行预放大后脉冲幅度可续数字电路的处理，所以还需在前放后面进行再一次放大器器是一类通过优化处理、专门设计的精密差分放大器，其起来的[20]。仪表放大器内部结构原理图如下图所示，A1 和要求是拥有较高的输入电阻值，起到信号缓冲的作用。后优点是抑制共模放大差模。运放 A3 的共模抑制比参数是键参数之一，如果前两个产生相同的漂移时，那么可以借 RG 值大小，即可以改变放大器的增益，而不需要过多的

本文编号：2777101