基于PbWO4晶体电磁量能器的APD校准研究

电磁量能器通道增益的一致性好坏直接决定了其能量分辨率的优劣.雪崩光电二极管APD的增益对环境温度和外加偏压具有很强的依赖性,它是电磁量能器中唯一可以通过在线改变偏置电压调节通道增益的器件.因此,电磁量能器的在线校准主要是各个通道APD增益的校准.着重研究了基于PbWO4晶体的电磁量能器APD增益校准的方法,测量了相同温...     

PET探测器波形积分法位置分辨性能测量

利用波形积分法进行信号采集,得出了 PET探测器的2-D位置图,并使用分水岭算法计算了查找表。像素尺寸为2.0 mm和1.6 mm的10 × 10 LYSO以及1.6mm的12× 12晶体阵列探测器与光电倍增管直接耦合。基于1 GHz采样频率的ADQ同步数据采集卡,采用波形积分法获得了最佳的PET探测器2-D位置图。实验显示,像素为2.0 mm、1.6 mm的10 × 10 LYSO晶体以及1.6 mm的12×12的PET探测器,单个晶体条的位置区分度分别达到0.28 mm、0.20 mm和0.19 mm FWHM,平均峰谷比平均值分别为3.23、4.26和3.46。LYSO阵列晶体PET探测器模块可用于PET整机系统。     

SSC-Linac离子源及束运线真空度读取方法

采用NI公司生产的CompactRIO 9022控制器、NI 9114机箱以及NI 9870RS232串口模块实现SSC-Linac离子源及束运线真空度的读取。真空计通过RS232协议返回的信息由CompactRIO解析,将解析出的通道状态信息与真空压力分别封装成不同的过程变量(PV),用户界面访问PV名称即可获取通道状态信息与真空压力。此方法已投入使用,运行状态稳定,为调束人员提供了可靠的真空数据。     

小型多通道数据采集存储系统设计

设计了一种小型多通道的数据采集存储系统。该系统主控核心采用以FPGA为载体的SOPC系统,采集模块通过时分复用分频技术进行通道拓展,可达到128通道,存储模块选用NAND FLASH存储芯片,数据存储采用DMA技术对NAND FLASH进行流水线操作,使得存储速度达到最大。测试结果表明,系统采集通道数在1~128灵活改变,每个通道的采集频率也可以灵活改变。     

基于小型无人机的航磁测量系统研发及试验应用

高精度磁力仪是观测地磁场的基本仪器,也是开展高精度磁法测量的核心装备,广泛应用于放射性矿产勘查、多金属矿产勘查以及基础地质调查等领域。为实现在无人机平台上搭载高精度磁力仪开展航空磁测,满足铀资源及多金属等综合矿产勘查的需求,提高空白区和低工作程度区铀资源勘查效率,提出了一种基于FPGA芯片和STM32单片机的高精度磁数据采集系统设计方案,突破了高精度测频和数据采集系统小型化等关键技术,实现了设备小型化和低功耗。通过设计整形电路和FPGA内部基于多通道时间内插法的测频算法,实现了拉莫尔频率的高精度测量,进而得到了高精度的磁场数据;通过设计信号分压电路和24位A/D转换电路实现了磁通门三分量数据的高精度采集。基于STM32单片机实现对磁总场、三分量及辅助测量数据的采集和存储。经测试,该数据采集系统可实现15 000～105 000 nT磁总场数据和-100 000～100 000 nT三分量数据的采集。设计了小型集成化的磁数据采集系统机箱,对数据采集板、电源板和数据接口进行了系统集成,该系统和国外商业化产品相比,体积减小了45%,重量减小了71%,功耗降低了51%。在黑龙江某地区开展了试验...     

核电子学与核仪器中多步ADC的测试和校准

针对核电子学与核仪器中的多步模拟-数字变换器的测试和校准进行了研究。提出了基于工艺变化监测的校准思想和对于每一级的主要静态误差源即系统判决级偏移误差、级增益误差和内部参考电压误差的双残差信号处理方案。针对多级电路的校准提出了一种基于最速下降法的校准算法,通过比较估计输出和期望响应实现估计误差的创建。并针对基于模具级工艺监测器和温度传感器的工艺变化监测提出了两种估计算法,从而实现整个多步ADC的全量程测试和校准。     

直流电流传感器高精度校准系统设计

直流电流传感器（DCCT）的测量精度是高精度直流稳流电源输出电流精度的关键影响因素之一。针对DCCT优于1×10^-5的电流测量精度,本文提出了一种通过用高准确度的直流比较仪（DCC）测量电阻原理设计的校准系统,可实现DCCT 0~400 A测量范围内的高精度校准,且在整个校准范围内系统测量的相对不确定度优于1.1 ppm。通过实验测试DCCT的准确度和线性度验证了整个校准系统的精度,为进一步提高磁铁电源的电流精度提供了保障。     

用于两种能量X射线剂量率监视系统的研制

针对能量可切换的无损检测加速器的剂量率在线监视系统，能够实现在不同能量下准确反映加速器输出的X射线剂量率。采用高灵敏度的传感器采集、积分并放大电离室输出的信号，输出给PLC，PLC的模拟量模块采集后得到量化的数值。剂量仪进行标准传递校准后，用来测试X射线剂量率。在高能、低能两种状态下分别测试得到两条校准曲线，拟合出相应的系数，     

基于FPGA和LabVIEW的多通道数据采集系统设计

设计了一套基于FPGA和LabVIEW 2014八通道数据采集系统。该系统具有用户登录、多通道数据同时采集、实时显示、报警记录等各项功能。经验证,整套系统运行简单方便,可以满足工业现场使用,各通道数据采集吞吐速率可达200 k SPS(×103次/S),在-5～+5 V电压输入范围间测量精度高达0.5 m V以内,而且功能便于扩展。该系统可以应用于近代物理研究所加速器运行的温、湿度采集现场。     

乳腺影像学专用PET探测器模块设计

为进一步提升乳腺影像学专用PET系统的空间位置分辨率,基于LYSO晶体与位置灵敏光电倍增管耦合,设计了一种专用LYSO-PET探测器模块。探测模块由12×12根1.5 mm×1.5 mm×10 mm LYSO晶体条阵列与PS-PMT耦合组成,通过PXI 8501采集系统,获取入射粒子的2D泛场图像、能量信息及位置信息。该探测模块平均位置分辨率可达0.22 mm(本征)和0.55 mm(²²Na探测条件下);平均能量分辨率为22.4%(²²Na探测条件下)。双探头PET系统FOV中心²²Na点源轴向空间分辨率可达1.13 mm。探测器模块已基本满足位置分辨率要求,为实现亚毫米乳腺影像学专用PET系统提供了硬件支持。     

A new consecutive energy calibration method for X/γ detectors based on energy continuously tunable laser Compton scattering light source

In this paper, we present an energy calibration method based on steep Compton edges of the laser Compton scattered(LCS) photon energy spectra. It performs consecutive energy calibration in the neighborhood of certain energy, hence improves calibration precision in the energy region. It can also achieve direct calibration at high energy region(several MeV) where detectors can only be calibrated by extrapolation in conventional methods.These make it suitable for detectors that need wide-range energy calibration with high precision. The effects of systematic uncertainties on accuracy of this calibration method are studied by simulation, using the design parameters of a LCS device—SINAP Ⅲ. The results show that the SINAP Ⅲ device is able to perform energy calibration work over the energy region of 25–740 keV. The precision of calibration is better than 1.6% from 25 to 300 keV and is better than 0.5% from 300 to 740 keV.     

一种高纯锗能谱测井仪相对效率刻度方法

介绍了一种用於多元素分析的高纯锗测井系统相对效率刻度的方法,即所谓“自刻度”方法。这种刻度方法仅依赖於被测对象自身的中子俘获γ射线谱,不需要任何标准样品或模拟刻度井,适用于任何高纯锗探测系统。该文给出了用自刻度方法得到的三个分析结果。     

HPGe探测器对圆柱型体γ源效率刻度的经验公式

介绍了HPGeγ探测器的圆柱型体源效率刻度的经验公式。利用单能量γ射线放射性源141Ce(145.4keV)、51Cr(320.8keV)、198Au(411keV)、65Zn(1115.5keV)的水介质体源对经验公式进行了检验。结果表明,用经验公式计算的相对效率与实验结果的相对偏差在5%以内,证明了该公式的实用性。     

康普顿散射谱仪的自动控制

介绍了利用计算机对由高纯锗探测器、放大器和多道分析器组成的康普顿散射谱仪系统进行自动控制的结构和原理。通过对氧化物、金属、纳米材料等样品的测量,结果显示该系统的长期漂移小于0．05％,不仅提高了测量精度,也节省了测量时间,并且其原理同样也适用于类似的长时间、高精度的放射性测量系统中。     

层析γ扫描中的探测效率刻度

探测效率刻度技术是层析γ扫描测量中最重要的技术之一。本工作研究用蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描系统探测效率的方法。对3×3×3体素组成的样品模型,用蒙特卡罗软件计算了层析γ扫描测量装置的探测效率矩阵。在实验室层析γ扫描原型装置上,实验研究了层析γ扫描测量装置的探测效率。对两者进行了比较,相对偏差绝对值小于5％。研究结果表明了蒙特卡罗方法刻度层析γ扫描测量装置探测效率的可行性。     

γ扫描测量等效活度的校准方法研究

本文提出了采用标准线源代替标准体源对装置进行效率校准的等效活度校准方法。利用蒙特卡罗模拟方法,研究了不同介质密度和特征γ射线能量对线源校准位置的影响。测量实验结果与模拟计算结果吻合,证实了这种方法是一种介于常规效率校准与无源效率校准两种方法之间的等效校准技术。     

层析γ扫描探测效率的无源刻度

层析γ扫描是准确定量测量中、高密度非均匀分布介质中的放射性素及其含量的重要方法,其中探测效率的确定是其关键技术之一。本文结合实验室层析γ扫描测量装置,采用蒙特卡洛方法,运用空间对称性简化计算模型,提出层析γ扫描探测效率无源刻度方法。计算机模拟和实验结果都表明了该方法的正确性和有效性。     

低能β活度微量热计性能研究

研制了10μW级放射性活度微量热计绝对测量装置。进行了等温双杯量热计计体设计和最佳半导体热电偶数目的理论计算及热电偶噪声水平估算,编写了微量热计数据获取和数据处理软件,进行了电热校准实验。对该装置的校准结果表明,在输入15μW电功率条件下,校准不确定度在2%以内。     

磁质谱仪离子收集器数字化读出系统的研制

研制了一个用于磁质谱仪法拉第筒阵列离子收集器的高精度数字化读出系统,实现对离子束中离子成分的分析与诊断。数字化读出系统由前端处理电路和数据获取模块组成,前端处理电路采用门控积分器将418通道微弱电荷信号转换为电压信号,数据获取模块将电压信号数字化后,通过以太网接口将数据上传到远程上位机。该读出系统实现了电荷范围为0.1~120 pC的数字化读出,非线性误差小于1.95%（全量程）。现场应用测试结果表明,该数字化读出系统完全满足实验需求。该系统还可广泛用于核物理实验和加速器系统中微弱电流或电荷信号的测量。     

缪子成像系统中二维位置分辨探测器研制

介绍了一种应用于缪子成像系统的新型二维高位置分辨探测器,MRPC探测器的有效面积为1 072 mm×1 072 mm,先后对探测器在宇宙线和X射线下测试其性能,结果表明探测效率高于98%,位置分辨好于272μm。