大面积高灵敏度编码相机探测器的设计与性能测试

发布时间：2021-04-18 03:06

　　编码孔径相机是一种定位放射性物质的设备,对丢失放射性物质的寻找以及监测具有重要的意义。为了满足编码孔径相机对核突发事故的污染区进行实时定位,并获得污染面积和污染程度等信息,采用大面积CsI（Tl）晶体阵列与光电倍增管（PhotoMultiplier Tube,PMT）阵列耦合的方式构建高灵敏度编码相机的探测器,以此提高探测效率并减少探测时间。该探测器由121根CsI（Tl）晶体构成11×11的阵列,每根晶体的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,通过光导与3×3的光电倍增管阵列耦合为一个探测器模块;由4个探测器模块组成2×2的阵列作为探头部件,采用自主设计的放大滤波成型以及单端转差分电路实现探测器信号的读出处理。通过测试发现,该探测器模块在662 keV的γ射线激发下,能很好地实现各个晶体条的位置分辨,且其平均能量分辨率为9.4%。测试结果表明:该探测器在位置分辨、能量分辨率、峰位一致性以及探测效率一致性等性能方面均能够满足高灵敏度编码相机成像的设计要求。 

【文章来源】：核技术. 2020,43(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

光电倍增管编号图

由于CR-173PMT的增益相对较小，离散定位电路（Discretized Positioning Circuit,DPC)[8]和均匀电荷分配电路（Symmetric Charge Division Circuit,SCDC)[9]都会降低信号的信噪比，且会产生串扰，故读出电子学采用独立的36路放大滤波以及单端转差分电路，如图2所示。虽然这种方式会导致通道数较多，但是相比较其他的前端电路设计，其信噪比最佳且不会产生串扰。PMT阵列共输出36路阳极信号，通过36路独立放大电路进行放大，经过放大后的信号，为了便于后端的数据采集卡进行采集，同时抑制信号噪声，通过Sallen-Key电路进行滤波成型处理[10]。考虑模拟读出电路和数据采集卡是使用线缆进行连接，为了降低共模干扰，在滤波成型电路之后再加一个单端转差分电路，可以很大程度降低共模干扰，电路原理图如图3所示。

PMT阵列共输出36路阳极信号，通过36路独立放大电路进行放大，经过放大后的信号，为了便于后端的数据采集卡进行采集，同时抑制信号噪声，通过Sallen-Key电路进行滤波成型处理[10]。考虑模拟读出电路和数据采集卡是使用线缆进行连接，为了降低共模干扰，在滤波成型电路之后再加一个单端转差分电路，可以很大程度降低共模干扰，电路原理图如图3所示。图3 放大、Sallen-Key滤波成型以及单端转差分电路

【参考文献】：
期刊论文
[1]MURA编码辐射成像系统的解码方法[J]. 赵翠兰,陈立宏,李勇平.  核技术. 2014(08)
[2]基于MURA编码孔径准直器核辐射成像系统设计[J]. 陈立宏,李勇平,赵翠兰,袁超.  核技术. 2013(08)
[3]基于Sallen-Key滤波器的核脉冲成形电路研究[J]. 李东仓,杨磊,田勇,袁树林.  核电子学与探测技术. 2008(03)



本文编号：3144673