共面栅碲锌镉探测器读出电路设计及性能研究

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号，本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究，设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路，主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能，本文测试了各单元电路的性能及探测系统能量分辨率随偏置电压、增益调节电路中两路信号的相对增益G的变化规律。结果表明：高压偏置电路两路输出偏压与输入偏置电压的相关系数R²均为0.998；前置放大电路输出噪声为5 mV；增益调节及减法电路输出信号噪声为10 mV；输入偏置电压、相对增益G的变化均会影响探测系统能量分辨率，当偏置电压为-1650 V、相对增益G为0.7时对¹³⁷Cs源产生的γ射线能量分辨率最佳，可达3.65%，且无明显拖尾现象。     

CsI(Tl)晶体的APD前端读出特性研究

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明,偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率,在室温且APD两端的偏置电压为370 V时,对能量为662 ke V的γ射线能量分辨率为4.98%;在-20-40oC内,能量分辨率随温度的降低而提高。     

滤膜对放射性气溶胶α能谱测量拖尾影响

滤膜是放射性气溶胶测量系统中重要组成部分,由于滤膜本身的特性造成天然放射性气溶胶α能谱拖尾会干扰人工放射性气溶胶测量结果,甚至会造成测量结果错误。通过实验分别测试相同滤膜(混合纤维)不同孔径和相同孔径不同滤膜对α能谱测量拖尾的影响。实验表明,用小流量(5 L·min-1)系统采集天然放射性气溶胶时,选用和天然放射性气溶胶最大粒径(0.5μm)相当大小孔径的混合纤维滤膜(0.45μm)时,α能谱拖尾最小,加大抽气流量(20 L·min~(-1)),α能谱拖尾最小的混合纤维滤膜孔径略有减小(0.3μm);相同孔径下(0.45μm),混合纤维滤膜相比聚四氟乙烯滤膜和聚醚砜滤膜,对α能谱测量拖尾影响最小。本文为减小天然放射性气溶胶测量时α能谱拖尾选取合适滤膜提供了重要依据。     

车载γ能谱仪数据实时传输系统设计

传统γ能谱仪采用小体积探测器和串口传输数据,不能满足车载谱仪大体积多探测器快速巡测的大数据量传输的要求,且存在多探测器时间协同问题。论文采用两个4 L大体积Na I(Tl)闪烁体晶体提高探测速率,使用GPS秒脉冲时钟同步独立数字多道进行谱线测量,谱线数据通过CAN总线传输到能谱仪主机并与GPS信息进行打包,再通过无线Wi-Fi高速传输到电脑进行谱线和核素分析,从而保证了时间精度和传输速度的要求,最后将分析结果传输到远程服务器用于实时评估环境辐射情况。     

大体积NaI(Tl)数字式车载γ能谱仪的研制

车载γ能谱仪主要应用于区域放射性核素活度测量、放射源搜索及核污染检测,而数字化技术是提高车载γ能谱仪灵敏度与快速响应的有效方法。本文研制了可支持1～5个4 L大体积NaI(Tl)的数字式车载γ能谱仪系统。该系统采用数字核脉冲处理技术独立获取多个NaI（Tl）晶体的能谱,并通过无线WiFi、快速以太网、RS232等3种方式发送谱线数据给军用计算机。本系统在计算机上实现了实时核素识别、数字成图、色差能谱显示、ROI监控、数据回放等功能。结果表明,本系统采用数字技术后提升了车载γ能谱仪的能量分辨率、低能射线识别度和能量线性度,且具备更加稳定精确的数字稳谱效果。该系统不仅可用于放射性资源勘查,也可用于快速核应急、核污染检测、放射源搜索等。     

云南某地砂岩型硫化铜矿选矿工艺研究

根据某地砂岩型铜矿的原矿性质,试验研究了浮选条件对工艺指标的影响规律,在原矿磨至90%-0.074 mm时,浮选采用的均为常规、无毒、对环境影响小的药剂,经两粗一精二扫闭路流程分选,获得的闭路流程试验指标为:铜精矿产率5.2%、品位24.63%、回收率96.23%,精矿含Ag344.0 g/t的较好指标,推荐的工艺流程和药剂制度简单,易工业化。     

适用于深孔测井的LuAG闪烁体探测器的温度特性

针对深孔测井要求更小体积、更高探测效率、温度特性更稳定的需求,通过LuAG(Lu_3Al_5O_(12))与NaI:Tl闪烁体的对比实验和高温型光电倍增的选择,确定了由LuAG和Hamamatsu的高温型R1288A-07光电倍增管与之组成的探头。采用温度可调节的恒温箱对探头开展20-170oC范围的温度试验,重点分析温度对LuAG探测器能量分辨率、道址和计数率的影响,为LuAG闪烁体探测器在测井中的应用提供参考。实验结果表明,(75±5)oC为LuAG探测器能量分辨率(~(137)Cs662keV)最佳温度;温度在20-70oC变化时,能量分辨率变化不超过2%;温度在70-170oC变化时,能量分辨率变化不超过7%。由此可见,LuAG探测器在高温环境中稳定性较好,可应用于测井等具有较大温度变化的环境中。但是由于温度会引起比较明显的谱漂,因此使用时需要做好稳谱工作。     

便携式γ能谱仪闪烁探头改进设计及性能研究

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测试了能量分辨率随温度与偏压的变化规律,并对多种放射源的γ射线进行能谱响应实验。实验结果表明：当温度为23 ℃且偏压为370 V时,该闪烁探头对¹³⁷Cs、²²⁶Ra、⁶⁰Co和¹⁵²Eu源的γ射线具备优异的能谱响应特性,其中,对¹³⁷Cs源的γ射线能量分辨率可达4.98%,输出信号信噪比可达21∶1,上升时间为80 ns。可见,改进后的闪烁探头的性能有大幅提升,具备能量分辨率更佳、体积更小、抗机械性能与适用性更强等优点。     

阵列式低功耗Si-PIN个人剂量仪设计

采用瑞士TEVISO的阵列式Si-PIN探测器探测X、γ射线;以低功耗PIC单片机为核心,设计了低功耗电源转换电路、一键开关机电路、按键与LCD显示、蜂鸣器等,并采用多种单片机软件设计方法降低功耗。该个人剂量仪具有脉冲计数、剂量当量率实时显示及存储,可查看测量时间与历史数据,报警阈值设置与报警等功能。     

LaBr_3(Ce)闪烁体APD前端读出设计

本文以雪崩光电二极管为小体积Labr_3(Ce)闪烁体的光电读出器件,并设计低噪声电荷灵敏前置放大器与雪崩光电二极管进行匹配组成完整前端探头,可应用于便携式小体积能谱仪中。雪崩光电二极管的增益、暗电流和结电容易受两端偏置电压影响,而这些特性的变化将影响能谱的读出效果。为此在不同的偏置电压下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。当偏置电压为380 V时,对能量为662 keV的γ射线的最佳能量分辨为3.97%。