核电子学与核仪器课件10
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核仪器-核探测仪器的基本原理
对，产生的电子和空穴对的数量和入射光子的能 量成正比。 ❖ 带负电的电子和带正点的空穴分别向正负电极移 动，形成的电脉冲，其强度与入射光子的能量成 正比。 ❖用于心脏专用型SPECT 乳腺SPECT 小动物PET等。
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感光材料探测器
探测原理： 射线可使感光材料感光。根据感光材料产生黑影 的灰度及位置判断射线的量及部位。主要用于实 验核医学的放射自显影。
放射性核素扫描仪
Scanner
逐行扫描、探测、 打印记录放射性 信号
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甲状腺扫描
部分脏器的扫描 图象
肝扫描
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肺扫描
脑扫描
第二节 γ照相机
1957年，由Hal Anger研制成功，因此，也称为Anger型γ照相机(γ- Camera)
核医学显像仪器与X线显像仪器的区别
电离探测器
❖原理：在密闭的装满空气的圆柱形管中， 射线使空气分子产生电离。在电场作用下， 正离子向阴极，电子向阳极。收集所形成 的电脉冲的次数和电量强弱信号，就可以 反映射线的活度和能量。
❖分类 电离室
正比计数器
盖革计数器
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半导体探测器
探测原理： ❖ 射线与CZT晶体作用时，晶体内部产生电子和空穴
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核探测仪器的基本结构
❖ 辐射探测器（radiation detector ）
利用射线和物质相互作用产生的各种效应将 射线的辐射能转变为电子线路部分能处理的电信 号。
❖ 电子学单元
根据不同的测量要求和探测器的特点而设计 的分析和记录电信号的电子测量仪器。
❖ 数据处理系统
按不同的检测目的和需要而配备的计算机数 据处理系统、自动控制系统、显示系统和储存系 统等。
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感光材料探测器
探测原理： 射线可使感光材料感光。根据感光材料产生黑影 的灰度及位置判断射线的量及部位。主要用于实 验核医学的放射自显影。
放射性核素扫描仪
Scanner
逐行扫描、探测、 打印记录放射性 信号
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甲状腺扫描
部分脏器的扫描 图象
肝扫描
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肺扫描
脑扫描
第二节 γ照相机
1957年，由Hal Anger研制成功，因此，也称为Anger型γ照相机(γ- Camera)
核医学显像仪器与X线显像仪器的区别
电离探测器
❖原理：在密闭的装满空气的圆柱形管中， 射线使空气分子产生电离。在电场作用下， 正离子向阴极，电子向阳极。收集所形成 的电脉冲的次数和电量强弱信号，就可以 反映射线的活度和能量。
❖分类 电离室
正比计数器
盖革计数器
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半导体探测器
探测原理： ❖ 射线与CZT晶体作用时，晶体内部产生电子和空穴
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核探测仪器的基本结构
❖ 辐射探测器（radiation detector ）
利用射线和物质相互作用产生的各种效应将 射线的辐射能转变为电子线路部分能处理的电信 号。
❖ 电子学单元
根据不同的测量要求和探测器的特点而设计 的分析和记录电信号的电子测量仪器。
❖ 数据处理系统
按不同的检测目的和需要而配备的计算机数 据处理系统、自动控制系统、显示系统和储存系 统等。
核医学讲义
核医学讲义绪论原子弹地爆时的景象苏联第一艘核动力潜艇美国第一艘核动力航空母舰我们看到的这些与核技术有关的武器是一个国家综合国力的体现，改变着世界的格局。
随着核技术的发展和学科的交叉渗透，核技术已经应用到科学技术的各个学科。
核技术是人类科学发展史上的一个里程碑，是科学现代化的标志之一。
再比如：核科学技术与农业的结合--核农学我国科学家利用核射线选育出的“鲁棉一号”以及花卉、水稻等新品种，带来了非常大的经济效益和社会效益，改变着我们的生活！核技术在工业上的应用--核电站目前我国在建和正在运行的核电站达到二十余座，为我国国民经济建设作出了重大贡献！核技术在医学上的应用--核医学（Nuclear medicine）这是一台先进核医学仪器—PET/CT，医生正在给病人作核医学检查。
核医学是医学专业的必修课。
一、概述（一）定义：核医学是核技术与医学相结合的综合性的边缘科学，是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的医学学科。
着重研究放射性核素和核射线在医学上的应用及其理论的基础。
核医学在现代医学上的应用非常广泛，涉及到医学各个学科。
（二）内容：1、实验核医学（Experimental nuclear medicine）：主要以实验核技术研究生命现象本质和物质代谢变化，并侧重实验核技术的方法学探讨以及在基础医学、生物医学等一些学科中的应用。
2、临床核医学（Clinical nuclear medicine）：研究核素、核射线在临床诊断和治疗中的应用技术及其理论，可分为：（1）诊断核医学：包括脏器功能测定、脏器显像、微量物质测定等。
（2）治疗核医学：如：131I 的甲亢治疗，32P 的敷贴治疗等。
核医学显像原理X 光 / CT代谢和功能显像 SPECT 或 PET正电子断层扫描（PET ）的原理是利用癌细胞会吸收大量葡萄糖，将18F-FDG 注入体内，癌细胞会大量吸收FDG ，接着会侦测出FDG 聚集部位，也就是肿瘤所在位置。
核磁共振基本知识ppt课件
3.饱和及弛豫
➢ 低能态核比高能态核只多0.001％。因此低能态核 总是比高能态核多一些，因为这样一点过剩，所以 能观察到电磁波的吸收。
➢ 如果核连续吸收电磁波，原过剩的低能态就逐渐
减少，吸收信号的强度就会减弱，最终完全消失，
这个现象就称饱和。出现饱和时，两种自旋状态的
核数目完全相同。
精选课件PPT
甲基正好处于屏蔽区共甲基处于去屏蔽区共振吸收向低场移动结果是两个吸收峰位臵发生互换相邻核自旋之间的相互作用称为自旋自旋偶合spinspincoupling由自旋耦合引起的吸收峰分裂使谱线增多的现象称为自旋自旋裂分简称自旋裂分splittingnmr吸收峰分裂为n1个相邻峰间距离为jhz各峰相对强度比为二项式a展开式的各项系数之比ppt精选版48信号裂分的数目和相对强度ppt精选版49氢核间的耦合类型苯环上的质子耦合dfppt精选版50典型有机物的质子耦合常数ppt精选版51ppt精选版5213h谱的对比ppt精选版53几种常见碳谱ppt精选版54使用一个高功率频率范围较宽的可以覆盖全部质子larmor频率范围的去偶场使样品中所有h全部共振饱和去偶使每一个c都出现一个s峰
④H键效应
H
O
R
H
O
R
H OO
R1
R2
• ROH、RNH2在0.5-5，ArOH在4-7，变化范围大， 影响因素多
• 氢键作用随温度、溶剂、浓度变化显著，可以了 解与氢键有关的结构及其变化
分子内氢键同样可以影响质子的共振吸收
-二酮的烯醇式可以形成分子内氢键 该羟基质子的化学位移为11~16
⑤ 溶剂效应
① 理想状况时的共振
➢ 对于孤立的、裸露的核，ΔE =(h/2π) γ·H ➢ 在一定H0下，一种核只有唯一的ΔE ➢ ΔE = E外 = hν ➢ 只有唯一频率ν的吸收 ➢ 如H0=2.3500 T 时，
核仪器概论教学课件堆芯中子测量
中子测量是通过各种手段和方 法，对反应堆中的中子数量、 中子能谱和中子通量等进行监 测和测量的技术。
中子测量在核反应堆的启动、 运行、停堆和事故处理等过程 中发挥着至关重要的作用。
中子测量原理
中子测量的基本原理是利用中子与物质 的相互作用，通过测量中子与物质相互 作用后产生的次级粒子的数量、能谱和 角分布等参数，推算出原始中子的数量
器。
中子测量仪表
中子计数器
将中子探测器输出的电信号进行 处理和计数，以测量中子强度。 常见的有脉冲计数器和累积计数
器。
中子剂量计
用于测量中子剂量或剂量率，通常 由中子探测器和电子线路组成。
中子能谱仪
用于测量中子能谱，通常由多个不 同类型的中子探测器和电子线路组 成。
中子测量系统
中子监测系统
用于监测反应堆堆芯中子 注量率分布，通常由多个 中子探测器和数据采集系 统组成。
在核反应堆的运行监控、燃料管理、 安全控制等方面具有重要作用。
中子探测器种类
包括正比计数器、半导体探测器、液 态闪烁计数器等，每种探测器都有其 特定的应用场景和优缺点。
中子能谱测量技术
中子能谱测量原理
通过测量中子与探测器的相互作用，结合中子的能量信息，推断 出中子的能谱分布。
中子能谱测量的设备
包括谱仪、滤波器、准直器等，这些设备对测量结果的精度和准确 性有重要影响。
01
02
03
早期发展
20世纪初，核仪器开始出 现，主要用于放射性研究 和医学领域。
冷战时期
在冷战期间，核仪器得到 了快速发展，广泛应用于 军事、能源和科研领域。
现代发展
随着科技的不断进步，核 仪器逐渐向小型化、智能 化和多功能化方向发展。
核物理基础与核医学仪器课件：04-核医学射线测量仪器
条件：
输入的脉冲幅度大于预定的电压（阈值）
作用：
鉴别粒子能量是否大于阈值
5、 脉冲幅度分析器 构成：
两个电压幅度比较器
输入：
各种幅度的脉冲信号
输出：
恒定幅度的脉冲信号
条件：
输入脉冲幅度在下阈值和上阈值之间
作用：
分析粒子能量是否在能量窗内
上阈
电压
下阈
A
B
C
输入信号
输出信号 下阈 计 数 率
上阈
电压或能量
探测器
铅
铅
活度相对比较
准直器+固体闪烁探测 半影区 器+脉冲幅度分析器...衰减的影响
射线散射的影响
计数率特性
• 体内测量例1：甲状腺摄131I功能试验
• 患者空腹口服131I溶液2~10μCi，服后继续禁食1小时；于口服131I溶 液后4、6、24小时用γ射线探测仪测定甲状腺部位放射性计数。同 时需取与病人等量的131I配制标准源，并测定室内放射性本底计数。 按以下公式计算摄131I率，描绘吸碘功能曲线
液体闪烁计数器 医用核素活度计 比较
样品
晶体 光电倍增管 井型闪烁探测器
• 体外样品测量（2）
• 活度相对比较，如RIA • 井型闪烁探测器+脉冲幅
度分析器+...（ +自动换 样机构）
• 探测效率高
• 晶体、核素
• 注意事项
• 样品体积和位置 • 样品活度（？）
3、体内测量（in vivo）
• 基本要求 – 探测效率高 – 稳定性好 – 易于操作
• 可变因素 – 光电倍增管的供电高压 – 放大器的放大倍数 – 脉冲幅度鉴别器的阈值 – 脉冲幅度分析器的阈值和道宽
输入的脉冲幅度大于预定的电压（阈值）
作用：
鉴别粒子能量是否大于阈值
5、 脉冲幅度分析器 构成：
两个电压幅度比较器
输入：
各种幅度的脉冲信号
输出：
恒定幅度的脉冲信号
条件：
输入脉冲幅度在下阈值和上阈值之间
作用：
分析粒子能量是否在能量窗内
上阈
电压
下阈
A
B
C
输入信号
输出信号 下阈 计 数 率
上阈
电压或能量
探测器
铅
铅
活度相对比较
准直器+固体闪烁探测 半影区 器+脉冲幅度分析器...衰减的影响
射线散射的影响
计数率特性
• 体内测量例1：甲状腺摄131I功能试验
• 患者空腹口服131I溶液2~10μCi，服后继续禁食1小时；于口服131I溶 液后4、6、24小时用γ射线探测仪测定甲状腺部位放射性计数。同 时需取与病人等量的131I配制标准源，并测定室内放射性本底计数。 按以下公式计算摄131I率，描绘吸碘功能曲线
液体闪烁计数器 医用核素活度计 比较
样品
晶体 光电倍增管 井型闪烁探测器
• 体外样品测量（2）
• 活度相对比较，如RIA • 井型闪烁探测器+脉冲幅
度分析器+...（ +自动换 样机构）
• 探测效率高
• 晶体、核素
• 注意事项
• 样品体积和位置 • 样品活度（？）
3、体内测量（in vivo）
• 基本要求 – 探测效率高 – 稳定性好 – 易于操作
• 可变因素 – 光电倍增管的供电高压 – 放大器的放大倍数 – 脉冲幅度鉴别器的阈值 – 脉冲幅度分析器的阈值和道宽
仪器分析第8章核磁共振PPT
12
8.2.1 原子核的磁性
原子核组成(质子数p与中子数n)与自旋量子数I 的经验规则：
•p与n同为偶数，I = 0。如 12C, 16O, 32S等。 •p + n =奇数，I =半整数(1/2, 3/2等)。 如 1H, 13C, 15N, 17O, 31P等。 p与n同为奇数，I =整数。如2H, 6Li等。
38
2、化学位移产生原因及其表示方法
原因：分子中的原子核处在核外电子氛围中，电
子在外加磁场的的作用下产生次级磁场，该原子
核受到了屏蔽：
B B 0B 0(1)B 0
B为核实际受到的磁场， -由电子云密度决定的 屏蔽常数，与化学结 构密切相关．
= [(1-) B0]/ 2
即：1H核所处的化学环境不同，不同， 也不同。
➢总之，无论从何种模型看，核在 磁场中都将发生分裂，可以吸收一 定频率的辐射而发生能级跃迁．
27
8.2.4 不同核的NMR
核 天然同位素
存在比(%)
1H
99.98
13C
1.1*
19F
100
31P
100
14N
99.63
15N
0.37*
17O
0.037*
*天然丰度越低，测定越困难。
B0 = 2.35T E(J) (MHz)
或 0
2
B0
25
此式与量子力学模型导出的式子完全相 同．0称为进动频率．在磁场中的进动核有 两个相反方向的取向，可通过吸收或发射能 量而发生翻转，见下右图．
26
8.2.3 经典力学-进动模型(precession)
终于明白了!
核磁共振的产生：当电 磁波发生器的发射频率 与进动核的进动频率完 全一致时，进动核会吸 收电磁波能量。即两者 共振时产生吸收。
8.2.1 原子核的磁性
原子核组成(质子数p与中子数n)与自旋量子数I 的经验规则：
•p与n同为偶数，I = 0。如 12C, 16O, 32S等。 •p + n =奇数，I =半整数(1/2, 3/2等)。 如 1H, 13C, 15N, 17O, 31P等。 p与n同为奇数，I =整数。如2H, 6Li等。
38
2、化学位移产生原因及其表示方法
原因：分子中的原子核处在核外电子氛围中，电
子在外加磁场的的作用下产生次级磁场，该原子
核受到了屏蔽：
B B 0B 0(1)B 0
B为核实际受到的磁场， -由电子云密度决定的 屏蔽常数，与化学结 构密切相关．
= [(1-) B0]/ 2
即：1H核所处的化学环境不同，不同， 也不同。
➢总之，无论从何种模型看，核在 磁场中都将发生分裂，可以吸收一 定频率的辐射而发生能级跃迁．
27
8.2.4 不同核的NMR
核 天然同位素
存在比(%)
1H
99.98
13C
1.1*
19F
100
31P
100
14N
99.63
15N
0.37*
17O
0.037*
*天然丰度越低，测定越困难。
B0 = 2.35T E(J) (MHz)
或 0
2
B0
25
此式与量子力学模型导出的式子完全相 同．0称为进动频率．在磁场中的进动核有 两个相反方向的取向，可通过吸收或发射能 量而发生翻转，见下右图．
26
8.2.3 经典力学-进动模型(precession)
终于明白了!
核磁共振的产生：当电 磁波发生器的发射频率 与进动核的进动频率完 全一致时，进动核会吸 收电磁波能量。即两者 共振时产生吸收。
核医学仪器设备PPT课件
首先病人需要摄入含有半衰期适当的放射性同位素药物在药物到达所需要成像的断层位置后由于放射性衰变将从断层处发照相机探头的每个灵敏点探测沿一条投影线ray进来的射线转化为能量较低但数量很大的光信号通过光电倍增管将光信号转化为电信号并进行放大得到的测量值代表人体在该投影线上的放射性之和
核医学仪器设备
1
第一节 核医学仪器分类及原理
8
三、断层图像的重建
SPECT常用的是 1、滤波反投影法
2、迭代法：核医学图像重建的首选方法。
9
四、仪器性能指标
1、γ相机性能指标：5点 2、SPECT断层性能指标：3点
10
11
主要临床应用
▪ 骨骼显像 ▪ 心脏灌注断层显像
▪ 甲状腺显像
▪ 局部脑血流断层显像 ▪ 肾动态显像及肾图检查 ▪ 阿尔茨海默症早期诊断
1、能峰测定：每日
2、每日均匀性：每日 3、旋转中心校正：定期
19
二PET/CT部分
1、本底检测 2、空白均匀性扫描
3、标准化设定
4、剂量与SUV值校正 5、PET图像与CT图像的配准校正
20
21
一、设备分类
1、活度计 2、放射防护仪器
3、显像设备
4、计数和功能测定仪器（非显像测定仪器） 5、体外分析仪器
2
二、射线探测的基本原理
1、射线探测的基本原理是以射线与物质相互作用为基础并根据使 用目的而设计，概括其原理主要有：
（1）、电离作用：通过探测器收集和计量射线电离时产生的大量+、 -离子，反映射线的性质和活度。收集电离电荷的探测器常由电离 室或者计数管组成。 （2）、荧光作用：闪烁体接受射线能量而进入激发态，当激发态 的原子退回至低能态时可发出荧光，探测器收集、计量，从而反映 射线的能量和数量。 （3）、感光作用：射线可使感光材料感光，通过感光强弱反映射 线的强度。
核医学仪器设备
1
第一节 核医学仪器分类及原理
8
三、断层图像的重建
SPECT常用的是 1、滤波反投影法
2、迭代法：核医学图像重建的首选方法。
9
四、仪器性能指标
1、γ相机性能指标：5点 2、SPECT断层性能指标：3点
10
11
主要临床应用
▪ 骨骼显像 ▪ 心脏灌注断层显像
▪ 甲状腺显像
▪ 局部脑血流断层显像 ▪ 肾动态显像及肾图检查 ▪ 阿尔茨海默症早期诊断
1、能峰测定：每日
2、每日均匀性：每日 3、旋转中心校正：定期
19
二PET/CT部分
1、本底检测 2、空白均匀性扫描
3、标准化设定
4、剂量与SUV值校正 5、PET图像与CT图像的配准校正
20
21
一、设备分类
1、活度计 2、放射防护仪器
3、显像设备
4、计数和功能测定仪器（非显像测定仪器） 5、体外分析仪器
2
二、射线探测的基本原理
1、射线探测的基本原理是以射线与物质相互作用为基础并根据使 用目的而设计，概括其原理主要有：
（1）、电离作用：通过探测器收集和计量射线电离时产生的大量+、 -离子，反映射线的性质和活度。收集电离电荷的探测器常由电离 室或者计数管组成。 （2）、荧光作用：闪烁体接受射线能量而进入激发态，当激发态 的原子退回至低能态时可发出荧光，探测器收集、计量，从而反映 射线的能量和数量。 （3）、感光作用：射线可使感光材料感光，通过感光强弱反映射 线的强度。
核电子学与核仪器
1．说明：核辐射探测器辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。
是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观看和研究的传感器件﹑装置或材料。
2．核辐射探测的要紧内容有哪些？辐射探测的要紧内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确信射线的能量等。
应用要求不同，探测的内容可能不同，利用的辐射探测器也可能不同。
3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类:①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。
②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。
③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。
④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。
⑤利用射线对某些物质的核反映、或彼此碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。
⑥利用其他原理做成的辐射探测器。
4．闪烁计数器由哪几个部份组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。
5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？入射射线强时，单位时刻内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情形即可测知射线的强度与能量。
6．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？①闪烁体应该有较大的阻止本领，如此才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。
为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是适合的。
②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。
③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，如此，闪烁体射出的光子能够大部份(或全数)穿过闪烁体,抵达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。
④闪烁体的发光时刻应该尽可能短。
闪烁体的发光时刻越短，它的时刻分辨能力也就越强，在必然时刻距离内，能够观测的现象也就更多，能够幸免信号的重叠。
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快放大器的主要特点是：前沿和后沿要比谱仪放大器 快得多，一般在几纳秒左右。它的主要指标包括：上 升和下降时间，放大倍数及其稳定性，线性，过载特 性，输入及输出的最大幅度，噪声。其定义与谱仪放 大器中的含义一样。
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件10
上次课关键点
n 谱仪放大器的放大节
并联负反馈与串联负反馈；同相输入与反相输入 信噪比的区别
n 谱仪放大器中的滤波成形
滤波成形的作用(抑制系统噪声、使信号形状满足 后续分析设备的要求)；白化滤波器与匹配滤波器； 滤波成形的信息畸变(弹道亏损、堆积畸变)；无源 滤波成形电路(极-零相消、积分滤波成形、准高斯 成形)；有源滤波成形电路；基线恢复器(CD恢复 电路、CDD基线恢复电路)；通用谱仪放大器
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核电子学与核仪器课件10
本堂课主要内容：
n 五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法 5.2单元电路功能介绍 5.3堆积拒绝电路 5.4死时间校正和允许最高计数率
n 六、快放大器 n 七、弱电流放大器
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
随着高分辨半导体探测器的出现和使用，要求建立 适应高能量分辨率高计数率测量用的谱仪放大器， 在采用线性放大、滤波成形、基线恢复等技术的 基础上，又发展了堆积拒绝技术。目前，比较完 善的放大器除了基本放大节和滤波成形电路外， 将堆积拒绝电路、基线恢复电路都组合在一起， 称为高能量分辨率高计数率谱仪放大器，也称为 反堆积放大器。
¨ 模拟展宽器
在处理核信号过程中，需要把信号的幅度信息保存起 来以便在需要的时刻提供使用。能把信号的峰顶展宽 的电路通称为展宽器。用于把模拟信号峰顶展宽的称 为模拟展宽器，用它保持模拟信号的幅度信息。
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 逻辑展宽器
逻辑展宽器能够展宽逻辑脉冲信号，它不需要精确保 持输入信号的幅度信息。
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 堆积拒绝电路
高
分
辨
率
谱
仪
放
大
Байду номын сангаас
器
原
理
路漫漫其悠远
图
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.2单元电路功能介绍
死时间校正和允许最高计数率 当输入脉冲的平均计数率为
输出无堆积的信号最大值为
路漫漫其悠远
计数效率与输入计数率的关系
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 线性门
线性门是传输信号的一个门电路，其在控制信号作用 下，可以有两个状态。
线 性 门 电 路 示 意 图
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
对于两个信号非常接近，以至于当快成形电路、快甄 别器及逻辑展宽电路的分辨时间的限制而不能分辨出 是两个信号，那么堆积拒绝电路就无法给出堆积标志 信号，也无法判别这种堆积现象。
幅度拒 绝原理 及各点 波形
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
核电子学与核仪器-课件 10
路漫漫其悠远
2020/11/19
核电子学与核仪器课件10
上次课关键点
n 放大器在核测量系统中的作用及其结构
作用：放大、成形
结构：极性转换电路、极-零相消电路、积分滤波 放大电路、基线恢复电路等
n 放大器的基本参量
放大倍数及其稳定性、线性(积分非线性与微分非 线性)、噪声与信噪比、过载特性(幅度和计数率)、 上升时间、输入输出阻抗
¨ 堆积拒绝电路
高分辨率 谱仪放大 器中的各 点波形
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
从堆积拒绝电路分析中可知，在监察信号的周期时间 Tip内，如果再有信号输入都要被舍弃，因此监察时间 就是堆积拒绝电路所产生的死时间，在这个死时间内 不能记录输入信号。计时电路就不应把这个时间记入 测量时间，而应从总的测量时间里扣除这个死时间得 到活时间。由测到的总计数率除以活时间就是信号的 计数率。这种办法就是死时间校正。
需要注意的是，逻辑展宽电路对每一个信号都要给出 持续时间为一个监察周期的信号输出。
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
谱仪放大器输出脉冲的峰部展宽为tw时，对于输入脉 冲不受信号堆积影响的概率为：
如果取监察周期Tip的最小值，则对输出无堆积信 号的计数率和计数效率为
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前沿堆积
后沿堆积
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法
对信号的判别标准：
T>tw-tM两个信号都无幅度畸变。 tM>T>0发生前沿堆积，两个信号都发生畸变。 tw-tM>T>tM发生后沿堆积，前一个信号为畸变， 后一个信号发生畸变。
一旦信号发生堆积，根据堆积情况，在电路上可 以给出“堆积标志”信号作为禁止输入信号。这 个信号可以加到后面分析测量系统中去，以禁止 这个堆积信号进入分析测量系统。
在高分辨率能谱仪中，影响谱仪能量分辨率的因 素有：射线及电荷收集的统计涨落、探测器及放 大器的噪声、信号堆积引起的基线偏移。
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法
对峰堆积的处理方法首先要能够随时发现峰堆积， 通常是设法判别信号的时间间隔是否过小，堆积 是否发生，然后把发生峰堆积的信号剔除。
¨ 死时间校正和允许最高计数率
有无 堆积 拒绝 电路 的能 谱比 较
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核电子学与核仪器课件10
六、快放大器
n 6.1概述
在小分辨时间，高计数率，快定时及时间甄别等系统 中，快放大器是不可缺少的。由于探测器形成的电流 脉冲宽度比输出回路积分电容上形成的电压脉冲的宽 度窄，因此可以克服高计数率引起的信号堆积，所以 电流放大器一定是快放大器。
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核电子学与核仪器课件10
上次课关键点
n 谱仪放大器的放大节
并联负反馈与串联负反馈；同相输入与反相输入 信噪比的区别
n 谱仪放大器中的滤波成形
滤波成形的作用(抑制系统噪声、使信号形状满足 后续分析设备的要求)；白化滤波器与匹配滤波器； 滤波成形的信息畸变(弹道亏损、堆积畸变)；无源 滤波成形电路(极-零相消、积分滤波成形、准高斯 成形)；有源滤波成形电路；基线恢复器(CD恢复 电路、CDD基线恢复电路)；通用谱仪放大器
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核电子学与核仪器课件10
本堂课主要内容：
n 五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法 5.2单元电路功能介绍 5.3堆积拒绝电路 5.4死时间校正和允许最高计数率
n 六、快放大器 n 七、弱电流放大器
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
随着高分辨半导体探测器的出现和使用，要求建立 适应高能量分辨率高计数率测量用的谱仪放大器， 在采用线性放大、滤波成形、基线恢复等技术的 基础上，又发展了堆积拒绝技术。目前，比较完 善的放大器除了基本放大节和滤波成形电路外， 将堆积拒绝电路、基线恢复电路都组合在一起， 称为高能量分辨率高计数率谱仪放大器，也称为 反堆积放大器。
¨ 模拟展宽器
在处理核信号过程中，需要把信号的幅度信息保存起 来以便在需要的时刻提供使用。能把信号的峰顶展宽 的电路通称为展宽器。用于把模拟信号峰顶展宽的称 为模拟展宽器，用它保持模拟信号的幅度信息。
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 逻辑展宽器
逻辑展宽器能够展宽逻辑脉冲信号，它不需要精确保 持输入信号的幅度信息。
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核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 堆积拒绝电路
高
分
辨
率
谱
仪
放
大
Байду номын сангаас
器
原
理
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图
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.2单元电路功能介绍
死时间校正和允许最高计数率 当输入脉冲的平均计数率为
输出无堆积的信号最大值为
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计数效率与输入计数率的关系
核电子学与核仪器课件10
五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 线性门
线性门是传输信号的一个门电路，其在控制信号作用 下，可以有两个状态。
线 性 门 电 路 示 意 图
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
对于两个信号非常接近，以至于当快成形电路、快甄 别器及逻辑展宽电路的分辨时间的限制而不能分辨出 是两个信号，那么堆积拒绝电路就无法给出堆积标志 信号，也无法判别这种堆积现象。
幅度拒 绝原理 及各点 波形
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
核电子学与核仪器-课件 10
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核电子学与核仪器课件10
上次课关键点
n 放大器在核测量系统中的作用及其结构
作用：放大、成形
结构：极性转换电路、极-零相消电路、积分滤波 放大电路、基线恢复电路等
n 放大器的基本参量
放大倍数及其稳定性、线性(积分非线性与微分非 线性)、噪声与信噪比、过载特性(幅度和计数率)、 上升时间、输入输出阻抗
¨ 堆积拒绝电路
高分辨率 谱仪放大 器中的各 点波形
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
从堆积拒绝电路分析中可知，在监察信号的周期时间 Tip内，如果再有信号输入都要被舍弃，因此监察时间 就是堆积拒绝电路所产生的死时间，在这个死时间内 不能记录输入信号。计时电路就不应把这个时间记入 测量时间，而应从总的测量时间里扣除这个死时间得 到活时间。由测到的总计数率除以活时间就是信号的 计数率。这种办法就是死时间校正。
需要注意的是，逻辑展宽电路对每一个信号都要给出 持续时间为一个监察周期的信号输出。
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
n 5.2单元电路功能介绍
¨ 死时间校正和允许最高计数率
谱仪放大器输出脉冲的峰部展宽为tw时，对于输入脉 冲不受信号堆积影响的概率为：
如果取监察周期Tip的最小值，则对输出无堆积信 号的计数率和计数效率为
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前沿堆积
后沿堆积
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法
对信号的判别标准：
T>tw-tM两个信号都无幅度畸变。 tM>T>0发生前沿堆积，两个信号都发生畸变。 tw-tM>T>tM发生后沿堆积，前一个信号为畸变， 后一个信号发生畸变。
一旦信号发生堆积，根据堆积情况，在电路上可 以给出“堆积标志”信号作为禁止输入信号。这 个信号可以加到后面分析测量系统中去，以禁止 这个堆积信号进入分析测量系统。
在高分辨率能谱仪中，影响谱仪能量分辨率的因 素有：射线及电荷收集的统计涨落、探测器及放 大器的噪声、信号堆积引起的基线偏移。
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五、高能量分辨率高计数率谱仪放大器
5.1堆积拒绝方法
对峰堆积的处理方法首先要能够随时发现峰堆积， 通常是设法判别信号的时间间隔是否过小，堆积 是否发生，然后把发生峰堆积的信号剔除。
¨ 死时间校正和允许最高计数率
有无 堆积 拒绝 电路 的能 谱比 较
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件10
六、快放大器
n 6.1概述
在小分辨时间，高计数率，快定时及时间甄别等系统 中，快放大器是不可缺少的。由于探测器形成的电流 脉冲宽度比输出回路积分电容上形成的电压脉冲的宽 度窄，因此可以克服高计数率引起的信号堆积，所以 电流放大器一定是快放大器。