基于Windows CE的便携式核素识别仪的设计

为满足便携测量γ能谱并识别核素的功能要求,设计了一种基于Windows CE的手持便携式γ能谱核素识别仪。为了达到快速、准确识别核素的目的,根据Windows CE系统的轻便、性能稳定及功能丰富的特点,采用了基于RISC微处理器(Advanced RISC Machine Cortex-A8,ARM)的S5PV210嵌入式核心板作为主控板,定制底板、外扩通讯接口等,使得仪器轻巧便携、操作方便以及低功耗。在整机平台测试中,对处理程序中运用萨维茨基第一类滤波器的谱线光滑,对称零面积法寻峰以及核素识别等效果进行了评估。实验结果表明:仪器能快速、准确识别基本核素。     

手持式单板500MHz采样率数字化多道设计

针对Cs2LiYC16:CE(CLYC)闪烁晶体、掺硼塑料闪烁体等中子/γ探测器的电流脉冲波形的甄别,需要高速数字化多道脉冲幅度分析器。采用直接耦合方式设计高速模拟前端电路,将高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)配合现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)芯片实现数字化设计,在FPGA内部实现了高速数字滤波、脉冲幅度提取、基线扣除、谱线存储与传输等功能。通过嵌入式的Power PC内核,实现替代外部控制器的复杂时序功能,并挂接通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)外设芯片实现与外部计算机的高速双向数据传输。本文还设计了低噪声、大电流的开关电源,最终实现了可脱机独立运行的手持式单板高速数字多道。通过实测数字多道的模拟前端电路大信号带宽达110 MHz,小信号带宽达200 MHz,实时采样率为500 MHz,脉冲计数通过率大于107 s-1,线性度达0.999 8,连接NaI(Tl)、掺硼塑料闪烁体、LaBr_3(Ce)等闪烁体探测器实测谱线合理,满足实际使用要求。     

新型α、β放射性活度测量装置设计

为满足便携式核辐射污染监测系统研制需求,设计了一种基于Si PM的小体积α、β放射性活度测量装置。该装置的探测器部分以塑料闪烁体和Si PM为核心,使用该新型探测器能够保证高灵敏度的同时缩小系统体积;计数器部分以FPGA为核心,包含了去抖动、边沿检测、脉冲计数、数码管显示等单元;探测器输出的微弱电流脉冲信号依次经后级电荷灵敏放大、整形滤波、电平转换电路的处理,最终以标准TTL电平信号的形式输出给脉冲计数器,实现对放射性粒子的实时监测。测试结果表明:装置对α源的探测效率约为43.3%,对β源的探测效率约为11.5%,能够有效完成α、β放射性活度测量。     

云计算安全研究

云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式,其计算资源包括计算能力、存储能力、交互能力等,这些能力都是动态的,被虚拟化了的,而且是以服务的方式提供。目前云计算的安全是消费者最为关注的问题,文章主要分析了当前云计算所面临的安全问题,以及云计算安全中的一些关键技术。     

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。     

一种高效紧凑反康普顿谱仪的初步研制

目前现有的反康普顿高纯锗γ谱仪主要采用模拟电路实现多路反符合,从而实现对康普顿散射本底的抑制。由于模拟电路复杂度高,调试不易,温度稳定性差,灵活性不足,长期稳定性与性能都有局限性。本文研制了数字式反康普顿高纯锗γ谱仪:将高纯锗主探测器、环形符合探测器及塞子符合探测器测量得到的每个射线事例信息(到达时间、能量、探测器ID等)以数据包流方式发送到计算机端(时间戳列表模式既list-mode),上位机端根据预设的配置参数对不同探测器的事例数据包进行组合处理实现符合\反符合等处理,并自动绘制出符合分辨曲线,从而确定最优符合分辨窗口τ值,实时得到原始高纯锗能谱、反康后高纯锗能谱、反符合能谱、符合分辨曲线等。系统采用了200 MHz同步时钟为每个事例数据包打上时间戳,保证有5 ns的时间同步精度,可满足高纯锗γ谱仪的反康普顿要求。采用了对称零面积梯形成形方式替代传统梯形成形在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片内部实现了快、慢成形双通道,实现优异的低频噪声抑制与基线估计效果。针对大体积高纯锗探测器开发了上升时间、多点能量沉积修正等算法,可有效提高系统能量分辨率。采用SQLite快速数据库存储所有探测器的事例数据包,可实现一次测量、多次重复使用的效果,避免了参数调整带来的重复测量时间浪费,体现了list-mode数字化测量设计的优势。经测试,本系统的康普顿减弱因子(康普顿边处)达9.8,反康后峰康比可达1 158:1,60Co的1 332.5 keV全能峰能量半高宽为1.70 keV(60%相对探测效率),反康前系统积分本底为1.674 s-1,反康后积分本底降为0.483 s-1,针对137Cs的最小可探测活度(MinimumDetectable Activity,MDA)反康前为20.5 mBq,反康后降低至11.3 mBq。     

基于阻容低通反馈的电荷灵敏前置放大器的设计

传统电荷灵敏前置放大器以高阻值电阻作为低频反馈端,高阻值电阻所引入的热噪声为前置放大器噪声的主要来源。本文以N沟道结型场效应晶体管和阻容(Resistor-Capacitance,RC)电路构成低通网络代替传统高阻值反馈电阻完成了新型电荷灵敏前置放大器的研制。该电路以结型场效应晶体管和集成运算放大器构成放大电路,具有高输入阻抗及大开环增益的优点;以小容值电容构成高通回路,为电路提供高频反馈回路,同时实现核脉冲电流的积分;以RC低通网络构成直流反馈回路,为电路提供一个稳定的直流工作点,同时构成电压分压器使N沟道结型场效应管工作在正向偏置状态,实现对反馈电容中的电荷进行连续放电。相比于传统阻容反馈式电荷灵敏放大器,该电路能够有效克服大阻值反馈电阻引入的噪声,尤其适用于Si-PIN等半导体探测器。将该电荷灵敏前置放大器与BPX66型Si-PIN探测器连接,在室温下对241Am源进行测量,其能量分辨率可达到3.03%@59.5 keV。