基于PSPMT的信号读出系统设计
发布时间：2021-12-24 15:38
目前国内已有的大多核仪器设备,如X荧光分析仪、γ能谱仪、个人计量仪等,可以对放射性物质的放射性强度、核素种类、能谱等进行测量,但无法对放射性物质的具体位置和强度分布情况进行可视化分析。因此,针对这一局限性,开展了关于γ相机的相关研究工作。本文选取日本滨松公司的多阳极位置灵敏光电倍增管（Position-Sensitive Photomultiplier Tubes,PSPMT）H12700A作为γ射线整列成像探测器,输出通道数为64路。文中主要开展了该探测器的信号读出系统设计,主要研究内容及成果如下:1)根据选取的多阳极位置灵敏光电倍增管的结构特点,制定了信号读出系统的设计方案。2)设计了信号读出系统的模拟电路及位置信息读出电路。模拟电路包括两级简化电路、幅值调理电路、差分式ADC驱动电路;位置信息读出电路基于ADI公司的A/D转换器件AD9633设计,芯片集成的4路ADC,将完成多路信号的同步数字化转换工作。3)设计了数字信号处理电路。采用Xilinx公司的Spartan-3E系列FPGA芯片设计电路,主要包括SPI配置模块、LVDS输入转并行输出模块、FIFO读写控制模块等。同时,...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统设计方案
的 HDW6-12D05B1 模块做 12V 转±5V 的电压变换，为系统各类电压转换芯片提供动力，系统中各部分电路的电源电压需求情况如表 2-1 所示。表 2-1 各部分电路的电源电压需求前端模拟电路 VCC+5V、VCC-5V位置信息读出电路VCC+5V、VCC-5VVCC3.3V、VDD3.3VVCC1.8V、VDD1.8V数字信号处理电路VDD5VVDD3.3VVDD2.5VVDD1.2V面对系统对低压电源的多种需求，电源电路部分的设计选用了多个 SPX 系列的 DC-DC 直流稳压芯片，实现 3.3V、2.5V、1.8V、1.2V 的转换，以 SPX1117-3.3芯片的电路设计为例，如图 2-3 所示。
可以对外界射入的非测量信号进行检测，为了不影响信号-噪声比性能，选用像素阵列式晶体 CsI(Tl)与其耦合，二者采用环氧胶粘剂紧密连接后，密闭封装在金属铝盒中，以达到光屏蔽的效果。同时还考虑到闪烁晶体易潮解的特点，在存储中最好放置在干燥箱中隔离保存，防止晶体受潮变色，影响性能。2.3.1 PSPMTPSPMT 的类型主要分为两种：栅网型倍增极的十字型金属阳极光电倍增管、细网型倍增极的多阳极光电倍增管。PSPMT 管具有的阵列式紧凑结构和围绕在光电倍增管的光探测表面的死区面积小等特点使其具备了高计数率、高空间分辨率等优点，可以在粒子物理学、材料学、医学等方面大力发展(Liu Huafeng et al，2000)875。本论文的设计中选用的 PSPMT 管型号为 H12700A，属于细网型倍增管，具有平板金属通道倍增结构，体积小、结构紧凑(许荔柏 等，2002)，在便携式仪器设计工作中具有较大优势(Stan. Majewski et al，2006)。H12700 的实物图和多阳极输出的信号连接图如图 2-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于γ相机在放射源监测中的应用[J]. 薛会,胡飞,刘鸿诗,王宝义,帅磊,朱蓓孝,姚建新. 环境与可持续发展. 2015(01)
[2]我国核应急能力评估体系建设探讨[J]. 程卫亚,吴晓飞,张雪飞,张良,骆志平. 职业卫生与应急救援. 2014(05)
[3]基于连续晶体PET探测器模块电子学设计[J]. 周宇,王永纲. 核电子学与探测技术. 2014(03)
[4]γ相机与SPECT甲状腺显像诊断甲状腺“小结节”的比较分析[J]. 王城,王春梅. 内蒙古医学杂志. 2013(11)
[5]γ相机和便携式谱仪在辐射监测中的配合使用研究[J]. 张磊. 核电子学与探测技术. 2013(03)
[6]一种核应急用γ相机的灵敏度测量和分析[J]. 宋凤军,雷家荣,曹文,李忠宝,谢红卫. 核电子学与探测技术. 2012(03)
[7]乳腺影像学检查新技术——乳腺专用伽马成像的临床应用[J]. 朱璐,张武. 中华医学超声杂志(电子版). 2012(01)
[8]乳腺专用PET连续采样电子学系统设计与性能测试[J]. 帅磊,丰宝桐,胡婷婷,李道武,魏书军,黄欢,李可,柴培,李琳,单保慈,魏龙,徐文贵. 原子能科学技术. 2011(05)
[9]2×2阵列H8500光电倍增管简化读出电路的设计[J]. 刘蒙,漆玉金,赵翠兰,张雪竹. 核技术. 2010(08)
[10]伽马射线成像电子学系统设计[J]. 韩永超,肖雪夫,袁观俊,唐洪波,肖文慧,庞洪超,刘艳阳,徐勇军. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
硕士论文
[1]便携式肺部γ放射性内污染检测仪研制[D]. 王琳.成都理工大学 2014
[2]超高速ADC/DAC中高速CML串行接口电路的研究与设计[D]. 高思鑫.西安电子科技大学 2014
[3]基于FPGA的数字电子系统学习板设计[D]. 车驰.重庆大学 2013
[4]小型γ相机数据采集系统[D]. 李健.成都理工大学 2013
[5]核辐射探测器的前端电子学设计方法研究[D]. 彭进先.国防科学技术大学 2012
[6]光电倍增管信号读出的前端电路设计与测试[D]. 刘宗民.北京林业大学 2012
[7]基于AD9273的医用全数字B超成像系统前端电路设计与研究[D]. 安然.华中科技大学 2011
[8]高速LVDS发送器设计[D]. 谭炜锋.电子科技大学 2009
[9]γ相机数据采集系统设计[D]. 赵媛媛.郑州大学 2005
[10]嵌入式操作系统移植技术研究与实践[D]. 雷红卫.电子科技大学 2004
本文编号：3550751
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统设计方案
的 HDW6-12D05B1 模块做 12V 转±5V 的电压变换，为系统各类电压转换芯片提供动力，系统中各部分电路的电源电压需求情况如表 2-1 所示。表 2-1 各部分电路的电源电压需求前端模拟电路 VCC+5V、VCC-5V位置信息读出电路VCC+5V、VCC-5VVCC3.3V、VDD3.3VVCC1.8V、VDD1.8V数字信号处理电路VDD5VVDD3.3VVDD2.5VVDD1.2V面对系统对低压电源的多种需求，电源电路部分的设计选用了多个 SPX 系列的 DC-DC 直流稳压芯片，实现 3.3V、2.5V、1.8V、1.2V 的转换，以 SPX1117-3.3芯片的电路设计为例，如图 2-3 所示。
可以对外界射入的非测量信号进行检测，为了不影响信号-噪声比性能，选用像素阵列式晶体 CsI(Tl)与其耦合，二者采用环氧胶粘剂紧密连接后，密闭封装在金属铝盒中，以达到光屏蔽的效果。同时还考虑到闪烁晶体易潮解的特点，在存储中最好放置在干燥箱中隔离保存，防止晶体受潮变色，影响性能。2.3.1 PSPMTPSPMT 的类型主要分为两种：栅网型倍增极的十字型金属阳极光电倍增管、细网型倍增极的多阳极光电倍增管。PSPMT 管具有的阵列式紧凑结构和围绕在光电倍增管的光探测表面的死区面积小等特点使其具备了高计数率、高空间分辨率等优点，可以在粒子物理学、材料学、医学等方面大力发展(Liu Huafeng et al，2000)875。本论文的设计中选用的 PSPMT 管型号为 H12700A，属于细网型倍增管，具有平板金属通道倍增结构，体积小、结构紧凑(许荔柏 等，2002)，在便携式仪器设计工作中具有较大优势(Stan. Majewski et al，2006)。H12700 的实物图和多阳极输出的信号连接图如图 2-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于γ相机在放射源监测中的应用[J]. 薛会,胡飞,刘鸿诗,王宝义,帅磊,朱蓓孝,姚建新. 环境与可持续发展. 2015(01)
[2]我国核应急能力评估体系建设探讨[J]. 程卫亚,吴晓飞,张雪飞,张良,骆志平. 职业卫生与应急救援. 2014(05)
[3]基于连续晶体PET探测器模块电子学设计[J]. 周宇,王永纲. 核电子学与探测技术. 2014(03)
[4]γ相机与SPECT甲状腺显像诊断甲状腺“小结节”的比较分析[J]. 王城,王春梅. 内蒙古医学杂志. 2013(11)
[5]γ相机和便携式谱仪在辐射监测中的配合使用研究[J]. 张磊. 核电子学与探测技术. 2013(03)
[6]一种核应急用γ相机的灵敏度测量和分析[J]. 宋凤军,雷家荣,曹文,李忠宝,谢红卫. 核电子学与探测技术. 2012(03)
[7]乳腺影像学检查新技术——乳腺专用伽马成像的临床应用[J]. 朱璐,张武. 中华医学超声杂志(电子版). 2012(01)
[8]乳腺专用PET连续采样电子学系统设计与性能测试[J]. 帅磊,丰宝桐,胡婷婷,李道武,魏书军,黄欢,李可,柴培,李琳,单保慈,魏龙,徐文贵. 原子能科学技术. 2011(05)
[9]2×2阵列H8500光电倍增管简化读出电路的设计[J]. 刘蒙,漆玉金,赵翠兰,张雪竹. 核技术. 2010(08)
[10]伽马射线成像电子学系统设计[J]. 韩永超,肖雪夫,袁观俊,唐洪波,肖文慧,庞洪超,刘艳阳,徐勇军. 中国原子能科学研究院年报. 2009(00)
硕士论文
[1]便携式肺部γ放射性内污染检测仪研制[D]. 王琳.成都理工大学 2014
[2]超高速ADC/DAC中高速CML串行接口电路的研究与设计[D]. 高思鑫.西安电子科技大学 2014
[3]基于FPGA的数字电子系统学习板设计[D]. 车驰.重庆大学 2013
[4]小型γ相机数据采集系统[D]. 李健.成都理工大学 2013
[5]核辐射探测器的前端电子学设计方法研究[D]. 彭进先.国防科学技术大学 2012
[6]光电倍增管信号读出的前端电路设计与测试[D]. 刘宗民.北京林业大学 2012
[7]基于AD9273的医用全数字B超成像系统前端电路设计与研究[D]. 安然.华中科技大学 2011
[8]高速LVDS发送器设计[D]. 谭炜锋.电子科技大学 2009
[9]γ相机数据采集系统设计[D]. 赵媛媛.郑州大学 2005
[10]嵌入式操作系统移植技术研究与实践[D]. 雷红卫.电子科技大学 2004
本文编号：3550751
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