基于Flash ADC的闪烁探测信号测量装置研制

介绍了一种基于Flash ADC和FPGA的探测器信号测量装置,此装置基于高速ADC对信号波形进行数字化采样,通过FPGA逻辑对波形进行缓冲存储和数字化分析,获得探测信号的幅度、时间、脉冲形状等信息,应用USB接口或光纤接口实现与计算机的数据通讯。该装置可实现对多种常规探测器输出信号进行采集,并实现脉冲形状分析功能。文中首先对装置的硬件组成和软件设计进行了详细描述,之后给出了测量装置实物照片,并通过一个测试实例展示了它的脉冲信号测量和波形甄别功能。     

有机闪烁体探测器数字化信号处理电路设计

介绍了基于FPGA的有机闪烁体探测器数字化信号处理电路的设计。电路设计由前置放大器、高速ADC、FPGA系统、MCU微控制系统、电源系统等组成,通过对粒子射线的模拟信号采集、后续分析处理和脉冲形状算法,实现中子和γ脉冲信号的甄别及对应剂量值的计算。主要性能测试结果表明:电路设计具有较好的中子和γ甄别效果,可实现准确有效的中子和γ剂量测量。     

宽量程中子通量密度测量数字化处理系统设计

实时准确地测量反应堆的中子通量变化状况,对于确保反应堆的安全运行有着重要意义。基于模拟测量系统存在的一些不足,设计一种数字化的宽量程裂变室输出信号处理系统。该数字化信号处理系统将裂变室的脉冲和坎贝尔两种工作模式相结合,利用高速ADC对裂变室输出脉冲信号数字化,在FPGA中运用数字信号处理算法实现两种工作模式的信号处理,并仿真了裂变室的输出脉冲信号导入任意波形信号发生器模拟中子信号源,用于对处理算法的初步验证。测试结果表明数字化处理系统线性度和性能良好。     

液闪探测器的几种n/γ甄别方法研究

利用液闪探测器研究了几种数字化波形甄别方法的n/γ甄别能力。以Am-Be源作为混合场源,用示波器对EJ-301和BC501A两种液闪探测器信号进行数字化采集,分别用上升时间法、电荷比较法、脉冲梯度分析和频率梯度分析等数字化波形甄别方法对采集的信号进行了n/γ离线甄别分析,比较了4种方法的甄别效果,并用MPD-4甄别单元从实验上验证了各方法的可靠性。结果表明：对于液闪探测器,4种数字化方法具有较好的甄别一致性和准确性,上升时间法的甄别效果最好,是实时甄别系统甄别算法的理想选择。     

GRM复合晶体探测器读出系统设计

针对SVOM卫星中的γ暴监视仪的叠成闪烁体探测器,设计了一套混合信号读出系统,用于获取GRM复合晶体探测器输出电压脉冲幅度与信号宽度,并根据脉冲的宽度对信号进行甄别分类。在系统设计中采用FPGA对系统进行时序控制,使用高速峰值保持电路对复合晶体输出信号进行峰值保持,利用RS232数据接口完成测试系统与PC机的数据交换。测试结果表明,本工作所设计的系统可稳定可靠地实现对复合晶体输出信号的获取与甄别分类。     

基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究

本文提出一种基于80 MHz ADC的数字化γ能谱系统。系统由探测器、前端电路、ADC和数字处理单元组成。数字处理在FPGA中完成,主要包括FIR数字滤波、脉冲梯形成形、幅度甄别、数据通讯。为减小高速ADC在采集过程中引入的噪声信号,在数字处理单元实现FIR数字滤波,对数字脉冲信号先进行滤波处理,再进行脉冲梯形成形,得到高分辨率的能谱数据。测量系统中模拟信号全部采用直流耦合,数字脉冲宽度为1.6μs,对137 Cs的能量分辨率达6.88%。     

上升时间法的α/γ波形数字化实时甄别

基于CsI(Tl)探测器的α/γ波形甄别能力,采用上升时间法,设计了一种波形实时甄别系统,系统由高速ADC和高性能FPGA组成。介绍了实时甄别系统的方案设计和甄别算法设计,利用60 Coγ源、241 Amα源对实时系统进行了甄别测试。研究表明:设计的数字化实时波形甄别系统体积小,能实时甄别开α、γ粒子,甄别品质因子为0.687 5,事件计数率可达2.5×105 s-1。     

核脉冲计数数据采集系统研制

为满足核辐射探测器输出脉冲信号数据采集的需求,基于西门子PLC(S7-200)高速计数器HC4、HC5,研发了核脉冲计数数据采集系统。根据S7-200内嵌高速计数器原理,设计了周期脉冲计数数据采集实验,实验发现符合TTL标准的脉冲信号并不一定能被PLC高速计数器正确进行计数率测量。为此特别设计的甄别电路,满足了核辐射探测器输出信号经过放大器与甄别电路后转换为适合S7-200高速计数器HC4和HC5的输入信号。此外利用S7-200丰富的指令系统,执行核脉冲计数率连续测量和数据处理,并通过文本显示单元完成系统数据实时显示,实现了对核脉冲计数数据采集。     

低强度脉冲中子束的数字式n/γ分辨测量

针对低强度脉冲中子束测量,使用高速数字示波器作为数据采集设备,配合BC501A液体闪烁体探测器组建了数字式脉冲形状甄别(Digital Pulse Shape Discrimination,DPSD)测量系统,实现了中子的n/γ分辨测量。系统工作时采集并存储探测器输出的中子与γ射线的脉冲波形及其记录时刻,利用DPSD方法甄别中子实现了中子脉冲高度谱统计;系统具有连续记录和具备时间戳的采集窗记录两种工作方式以适应不同的脉冲中子束强度,并通过分析数据记录中脉冲波形的位置或时间戳,实现了中子事件的时间信息统计。使用该系统在Am-Be中子源上使用采集窗工作模式开展了实验,成功获得中子脉冲幅度谱、中子时间谱以及n/γ甄别谱。     

CLYC探测器n/γ聚类甄别方法研究

为了高性能分辨探测中子与γ射线,搭建了一套基于Cs₂LiYCl₆:Ce³⁺(CLYC)探测器和数字示波器的数字化核脉冲采集系统。通过Matlab编程,研究了系统聚类法和K-means聚类法两种n/γ脉冲波形甄别方法,并与传统的电荷比较法进行了对比。结果表明,两种聚类法均可准确分辨脉冲类别,K-means聚类法在计算时间和内存占用方面更具优势,有利于实时脉冲处理。该研究为研制基于CLYC探测器的n/γ双模式探测谱仪提供了一种有用的脉冲波形甄别技术解决方案。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.