二维阵列电离室探测器数据采集系统设计

介绍了用于对肿瘤放射治疗进行剂量验证的二维阵列电离室探测器的数据采集系统的设计与开发。文章描述了该二维阵列电离室探测器系统的构成以及工作原理,重点讨论了该探测器的数据采集子系统的设计过程,并完成了由前置放大器、前放控制器、数据采集控制器构成的数据采集子系统的开发。用户端可通过TCP/IP方式对探测器系统的参数进行设置,并进行数据高速采集、获取和进一步的处理。     

硅多条阵列探测器多路电荷灵敏前置放大器研制

本文简要介绍了应用于阵列探测器特别是硅多条阵列探测器的高密度多路前置放大器和前端电子学的发展现状、工作原理、设计要求和设计思路.同时,介绍了一套新开发的用于硅多条探测器中的48路电荷灵敏前置放大器的电路设计和实际测量结果,它具有低成本、高密度、好于1%的能量分辨和良好的长期稳定性.     

基于多路电荷灵敏前置放大器构建多路剂量测量系统

针对多路空气电离室剂量探测器输出信号的特点和测量需求,利用一种多路电荷灵敏积分型前置放大器专用器件(ASIC),实现了1 024路空气电离室剂量探测器的微小电流信号的同步放大、处理和采集。在6 MV(30 MU/min)医用加速器下,进行了实验测试,10 ms积分时间内,电荷量约为0.15 p C,测量灵敏度约为3 n C/Gy。结果表明,利用该种前置放大器构建的测量系统,其量程和积分时间等参数满足测量需要,可在该剂量测量系统中应用。     

空间粒子探测器前置放大器的分析设计

本文主要介绍了一种用于空间粒子探测器的电荷灵敏前置放大器,对影响探测器性能指标的部分放大器重要参数(如电荷灵敏度、时间常数以及噪声特性)进行分析讨论,并提出相关的设计考虑。最后还设计了具体电路进行测试验证,为提高探测器性能和实际应用提供参考。     

金硅面垒型半导体探测器在α能谱测量中的应用研究

针对α能谱测量需要探测器能量分辨率高、性能稳定及探测效率高等要求,选用金硅面垒型半导体探测器进行α能谱测量.论述了金硅面探测器的主要性能指标及影响因素,同时针对探测器输出信号的特点以及α能谱测量要求,从理论上分析了前置放大器的类型及设计时需要注意的事项,并设计了一种实用低噪声电荷灵敏前置放大器.实测α能谱数据表明,性能满足α能谱测量要求.     

脉冲电离室测氡仪电压灵敏前置放大器的研究

基于研制快速准确测量氡及其子体含量的脉冲电离室测氡仪的要求,设计了该仪器的电压灵敏前置放大器,完成了电路设计和成品组装测试.测试结果表明该前置放大器满足核测量仪器的要求.     

电荷积分放大电路对测量电离室时间响应速度的影响

测量放大器的时间响应速度直接影响电离室时间响应速度的测量研究。本文介绍了选用电荷积分放大器设计测量电路的原因,分析了用稳定辐射源照射电离室单元产生阶跃电流信号的机理,提出了通过测量电流信号变化的过程来研究放大器时间响应速度的方法。通过实验研究了放大器的时间响应速度与探测器单元极间电容、放大器输入端保护电阻以及反馈积分电容大小的关系,得出放大器的时间响应速度与电离室极间电容和保护电阻的时间常数有关,而与反馈积分电容大小无关。这为电离室和测量电路的设计提供了理论指导。     

基于CdZnTe探测器的低噪声小尺寸电荷灵敏前置放大器的设计

通过分析CdZnTe半导体射线探测器的性能,并考虑到电荷灵敏放大器的噪声特性,设计了用于便携式探测器中的低噪声小尺寸电荷灵敏放大器.在常温下,3mm×7mm×3mm的CdZnTe探测器与小尺寸电荷灵敏前置放大器探测系统对于241Am d的59.5keVγ射线的能量分辨率为4.38%.     

用于BEPCII试验束二维平行板电离室的信号处理系统

为了实现对北京正负电子对撞机试验束装置上的二维平行板电离室电极信号的读出,设计了一套信号处理系统。系统主要包括电荷灵敏前置放大器、主放大器、模拟数字转换插件和PC机4个部分,基于Linux操作系统的数据获取程序记录数字信号并用直方图实时显示。这套信号处理系统操作方便,电子学噪声低,性能稳定。     

用于BEPCⅡ试验束二维平行板电离室的信号处理系统

为了实现对北京正负电子对撞机试验束装置上的二维平行板电离室电极信号的读出,设计了一套信号处理系统.系统主要包括电荷灵敏前置放大器、主放大器、模拟数字转换插件和PC机4个部分,基于Linux操作系统的数据获取程序记录数字信号并用直方图实时显示.这套信号处理系统操作方便,电子学噪声低,性能稳定.     

凸度仪系统中确定钢板边缘算法的研究

为了在双X射线源、双电离室阵列探测器构成的热轧钢板凸度仪系统中重建钢板横截面的厚度分布,必须对钢板横截面的两个边缘进行准确计算。本研究基于实际构建的凸度仪系统,应用X射线在物质中衰减的规律,对X射线在钢板边缘处的衰减进行准确建模,并利用对应于钢板边缘的探测器的输出信号,完成了钢板横截面边缘的准确计算。研究结果表明,利用该算法得到的钢板边缘正是钢板边缘的中点位置,边缘计算的算法准确。     

凸度仪系统机械系统加工精度对重建误差的影响研究

双X射线源、双电离室探测器阵列构成的热轧钢板凸度仪,其机械部件多、尺度大,加工和安装难度高。在加工和安装过程中不可避免地存在误差,且误差会逐渐累积,表现为机械参数与设计值有偏差。本文基于实际凸度仪系统,研究机械参数的精度对凸度仪测量精度的影响规律。结果表明,适当加大射线源间的距离,以及提高射线源相对探测器的位置,可降低机械参数的精度对测量精度的影响;同时,如果系统的测量精度为0.1%,在忽略准直等问题后,则允许的机械加工的精度范围在数十mm。     

The front-end electronics design of dose monitors for beam delivery system of Shanghai Advanced Proton Therapy Facility

A front-end electronics of dose monitor has been developed for measuring irradiation dose to the patient in Shanghai Advanced Proton Therapy Facility.The parallel plate ionization chamber is used for the dose monitoring.Unlike the traditional method of recycling capacitor integration and voltage-to-frequency conversion,this dose monitor electronics uses the trans-impedance amplifier and analog-to-digital conversion method.It performs satisfactorily,with the integral nonlinearity of less than ±0.04 nA in the range of-400 to 50 nA and the resolution of about±0.6 nA.     

凸度仪X光机参数设置有效性的实验验证

X射线板带材凸度检测系统采用双X射线源和双排充气电离室探测器,对热轧生产线上的钢板进行厚度和凸度等参数的检测,X射线的能量和强度是决定钢板测厚精度的重要因素。为了保证测量精度,本文依据国标GB/T15636—2008假定由统计涨落引入的测厚误差应小于±0.06%,在X光机管电压为180kV、电流为11mA的情况下,从理论上估算了满足以上精度探测器输出的最大相对标准偏差,通过实验对测厚范围内的钢板进行测量,计算出各路探测器输出在不同厚度钢板时的相对标准偏差。实验结果表明,在满足系统测量速度的情况下,通过对几个原始数据进行平均,可使统计涨落小于理论估算值。X光机设置的管电压和管电流参数满足测厚精度的要求。     

凸度仪钢板厚度分布重建算法研究

X射线热轧钢板凸度仪利用双X射线源、双排电离室阵列探测器获取钢板横截面厚度分布的两组投影数据。本文利用双X射线源与双排阵列探测器的几何布局，以及对钢板横断面厚度分布连续性的先验条件，使用钢板横断面厚度分布的两组投影数据，在钢板横断面两边缘位置确定后，完成对钢板横断面厚度分布的重建。该重建算法目前已在实际的凸度仪系统样机中使用。     

微量α测量的屏栅电离室谱仪的研制

为了测量微量α放射性活度,研究了平行板α屏栅电离室谱仪系统。设计了一套带独立真空系统的屏栅电离室。该谱仪系统将电离室主体、充气系统及电子学系统三部分集成为一体,可缩小体积,节省放置空间,使操作智能化。电离室测试结果显示,239 Pu源能量分辨率可达26keV,在4~6 MeV能区本底计数率为10h~(-1),24h系统漂移不大于0.5%。结果表明,该谱仪系统可用于测量核素的α射线能量,分析能谱结构,鉴定核素。     

凸度仪系统机械参数确定方法研究

在双X射线源、双电离室阵列探测器构成的钢板凸度仪系统中,射线源、探测器阵列以及钢板之间的位置关系（凸度仪的机械参数）,是决定系统精度的关键因素之一。本研究基于实际的凸度仪系统,结合X射线源的实际张角能力,利用噪声分析的方法,研究系统的机械参数对测量精度的影响规律。通过对该影响规律的分析,即可根据系统精度需求、所需达到的分辨率,以及X射线源的张角大小,获取优化的凸度仪机械参数。在凸度仪样机的构建过程中,该方法得到了实际应用。     

凸度仪电离室探测器时间响应特性研究

本文利用脉冲X射线机发射宽度很短的脉冲射线,通过分析数字示波器记录的电离室负载电阻上的电压信号,测量电离室内的离子漂移时间。利用该方法对凸度仪电离室探测器的时间响应特性进行了研究,给出了不同内部结构、不同电压及不同气压的电离室离子漂移时间的测量结果,并分析了误差产生的原因。实验结果表明,凸度仪电离室的时间响应满足在线测量热轧钢板的要求。     

用蒙特卡罗方法研究球形充气电离室的能量响应特性

环境γ辐射监测用的电离室要求平能量响应。为使球形不锈钢充氩电离室达到能量响应指标，采用蒙特卡罗方法对充气电离室体积、壁、充气气体、收集极、屏蔽材料、屏蔽厚度及屏蔽面积等因素进行模拟计算，为改善能量响应特性和拓展最低探测能量提供依据。     

高压气体电离室中离子漂移速度的实验测量

提出了一种在高气压下电离室离子漂移速度的测量方法,进行了理论分析,搭建了实验测量系统。利用DDC112电流积分放大器对充有4MPa氙气的高压气体电离室输出电流脉冲信号分别进行等间隔积分时间和步进积分时间采集测量,根据理论分析对测量数据分别进行二次和三次曲线拟合。通过拟合曲线系数间的比例关系计算出离子漂移时间,根据电离室结构和工作条件计算出4MPa氙气中氙离子迁移率为0.0181~0.0196cm²•V^－1•s^－1,并外推计算出0.1MPa氙气中氙离子迁移率为0.72~0.78cm²•V^－1•s^－1,与文献资料中的测量结果一致。