复合晶体α-β探测器数字化波形甄别模拟研究
发布时间：2021-02-06 01:20
复合晶体探测器是一种由不同材质的闪烁层叠合在一起构成一个组合闪烁体并共用一个光电倍增管来进行核探测的闪烁体探测器。由于不同材质闪烁体与不同射线的相互作用有所差异,因此这一款探测器可以用来实现粒子甄别。本论文提出了一种可用于同时探测β粒子和α粒子的复合晶体探测器的初步设计方案,方案中对闪烁体、光电倍增管等材料和配件的选择以及几何尺寸设计进行了描述和讨论。随后利用GATE软件对探测器几何结构、材料组成、β放射源214Bi和α放射源214Po以及粒子输运过程进行了模拟,并尝试了利用幅度甄别法甄别β粒子和α粒子,结果出现了α粒子和β粒子的幅度甄别谱出现重叠的问题。调研表明为了取得更好的甄别效果,可以考虑采用波形甄别的方法。本论文最后基于matlab软件先根据核信号波形的统计特性进行了闪烁体探测器的α粒子与β核脉冲信号波形仿真,再利用电荷比较法、上升时间法和脉冲梯度分析法对仿真信号开展α、β粒子甄别研究,比较了电荷比较法、上升时间法以及脉冲梯度分析法等方法的数字波形甄别效果,结果表明三种波形甄别方法中电荷比较法较好。由于214Bi和214Po是两种氡子体,因此这一甄别方法在氡及其子体以及人工放射...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 复合晶体探测器简介
1.2.1 复合晶体探测器原理
1.2.2 复合晶体探测器发展现状
1.3 粒子甄别技术简介
1.3.1 幅度甄别
1.3.2 波形甄别及其发展现状
第2章 复合晶体探测器初步设计方案
2.1 闪烁体探测器探测原理
2.1.1 带电粒子与物质的非核反应相互作用
2.1.2 闪烁体探测器的一般构成和原理
2.2 闪烁体材料的选择和参数
2.2.1 闪烁体材料选择
2.2.2 塑料闪烁体ST401厚度计算
2.2.3 ZnS（Ag）闪烁层质量厚度计算
2.3 光电倍增管的选择
2.4 其它材料选择
2.4.1 反射层材料选择
2.4.2 光学耦合剂材料选择
2.4.3 光导材料选择
2.5 探测器结构
2.6 小结
第3章 复合晶体探测器的幅度甄别模拟
3.1 蒙特卡罗方法及GATE软件简介
3.1.1 蒙特卡罗方法
3.1.2 基于Geant4的蒙特卡罗软件GATE
3.2 复合晶体探测器探测模拟计算
3.2.1 几何设置
3.2.2 物理过程设置
3.2.3 放射源设置
3.2.4 电子学设置
3.3 幅度甄别模拟
3.4 小结
第4章 α-β粒子的数字波形甄别仿真分析
4.1 核信号的特征和仿真
4.1.1 核信号的统计特性
4.1.2 核信号的数学模型
4.1.3 核脉冲信号仿真
4.2 几种常见的波形甄别算法及其matlab仿真
4.2.1 电荷比较法
4.2.2 上升时间法
4.2.3 脉冲梯度分析法
4.2.4 波形甄别算法的比较分析
4.3 小结
第5章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种常用闪烁体衰减时间常数的实验测量[J]. 李忠宝,彭太平,胡孟春,唐登攀,张建华,陈钰钰. 核电子学与探测技术. 2013(12)
[2]基于模糊C-均值聚类算法的α/β粒子辐射甄别方法[J]. 杨裔剑侠,杨录,李文强. 核电子学与探测技术. 2013(11)
[3]ST401闪烁体形状与光反射膜对其光收集效率的影响[J]. 王栋,杨高照,彭太平. 核技术. 2011(12)
[4]α、β粒子在钝化注入平面硅探测器中的脉冲形状分析[J]. 田新,肖无云,王善强,梁卫平. 核电子学与探测技术. 2011(11)
[5]基于FPGA的复合晶体二维脉冲形状甄别系统[J]. 季建峰,刘聪展,张智. 核电子学与探测技术. 2011(09)
[6]用于测量放射性气溶胶β射线的Phoswich探测器的蒙特卡罗模拟[J]. 孙发力,夏晓彬,张志宏,吕晓雯. 核技术. 2011(08)
[7]基于DP310采集卡的数字化n-γ甄别[J]. 袁永刚,雷家荣,白立新. 原子能科学技术. 2010(06)
[8]放射性探测器发展分析以及应用介绍[J]. 杨敏,党瑞荣,刘彤,黎晗. 石油仪器. 2009(05)
[9]α、β复合闪烁体厚度与探测效率的关系[J]. 刘明健,姜荣涛,张燕,段再煜,谷铁男. 核电子学与探测技术. 2009(03)
[10]用于复合晶体探测器的数字波形甄别方法研究[J]. 文向阳,魏义祥,张智. 核电子学与探测技术. 2008(01)
硕士论文
[1]基于支持向量机的核探测器电路故障诊断方法研究[D]. 王庆震.南华大学 2015
[2]基于CZT半导体探测器的γ相机的研究[D]. 姚玉鹏.郑州大学 2014
[3]核探测信号波形采样数据处理算法研究[D]. 王宏波.四川大学 2005
本文编号：3019907
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 复合晶体探测器简介
1.2.1 复合晶体探测器原理
1.2.2 复合晶体探测器发展现状
1.3 粒子甄别技术简介
1.3.1 幅度甄别
1.3.2 波形甄别及其发展现状
第2章 复合晶体探测器初步设计方案
2.1 闪烁体探测器探测原理
2.1.1 带电粒子与物质的非核反应相互作用
2.1.2 闪烁体探测器的一般构成和原理
2.2 闪烁体材料的选择和参数
2.2.1 闪烁体材料选择
2.2.2 塑料闪烁体ST401厚度计算
2.2.3 ZnS（Ag）闪烁层质量厚度计算
2.3 光电倍增管的选择
2.4 其它材料选择
2.4.1 反射层材料选择
2.4.2 光学耦合剂材料选择
2.4.3 光导材料选择
2.5 探测器结构
2.6 小结
第3章 复合晶体探测器的幅度甄别模拟
3.1 蒙特卡罗方法及GATE软件简介
3.1.1 蒙特卡罗方法
3.1.2 基于Geant4的蒙特卡罗软件GATE
3.2 复合晶体探测器探测模拟计算
3.2.1 几何设置
3.2.2 物理过程设置
3.2.3 放射源设置
3.2.4 电子学设置
3.3 幅度甄别模拟
3.4 小结
第4章 α-β粒子的数字波形甄别仿真分析
4.1 核信号的特征和仿真
4.1.1 核信号的统计特性
4.1.2 核信号的数学模型
4.1.3 核脉冲信号仿真
4.2 几种常见的波形甄别算法及其matlab仿真
4.2.1 电荷比较法
4.2.2 上升时间法
4.2.3 脉冲梯度分析法
4.2.4 波形甄别算法的比较分析
4.3 小结
第5章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种常用闪烁体衰减时间常数的实验测量[J]. 李忠宝,彭太平,胡孟春,唐登攀,张建华,陈钰钰. 核电子学与探测技术. 2013(12)
[2]基于模糊C-均值聚类算法的α/β粒子辐射甄别方法[J]. 杨裔剑侠,杨录,李文强. 核电子学与探测技术. 2013(11)
[3]ST401闪烁体形状与光反射膜对其光收集效率的影响[J]. 王栋,杨高照,彭太平. 核技术. 2011(12)
[4]α、β粒子在钝化注入平面硅探测器中的脉冲形状分析[J]. 田新,肖无云,王善强,梁卫平. 核电子学与探测技术. 2011(11)
[5]基于FPGA的复合晶体二维脉冲形状甄别系统[J]. 季建峰,刘聪展,张智. 核电子学与探测技术. 2011(09)
[6]用于测量放射性气溶胶β射线的Phoswich探测器的蒙特卡罗模拟[J]. 孙发力,夏晓彬,张志宏,吕晓雯. 核技术. 2011(08)
[7]基于DP310采集卡的数字化n-γ甄别[J]. 袁永刚,雷家荣,白立新. 原子能科学技术. 2010(06)
[8]放射性探测器发展分析以及应用介绍[J]. 杨敏,党瑞荣,刘彤,黎晗. 石油仪器. 2009(05)
[9]α、β复合闪烁体厚度与探测效率的关系[J]. 刘明健,姜荣涛,张燕,段再煜,谷铁男. 核电子学与探测技术. 2009(03)
[10]用于复合晶体探测器的数字波形甄别方法研究[J]. 文向阳,魏义祥,张智. 核电子学与探测技术. 2008(01)
硕士论文
[1]基于支持向量机的核探测器电路故障诊断方法研究[D]. 王庆震.南华大学 2015
[2]基于CZT半导体探测器的γ相机的研究[D]. 姚玉鹏.郑州大学 2014
[3]核探测信号波形采样数据处理算法研究[D]. 王宏波.四川大学 2005
本文编号：3019907
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