核电子学与核仪器课件16[1]

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核电子学与核仪器课件2

核电子学与核仪器课件2
殊需要。
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件2
二、闪烁体探测器
n 2.2光电倍增管
¨ 光电倍增管的结构
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件2
二、闪烁体探测器
n 2.2光电倍增管
¨ 光电倍增管的主要性能 光阴极的光谱响应
光阴极受到光照后,发射光电子的概率是入射光波长 的函数,称作“光谱响应”。
光照灵敏度
阴极灵敏度;阳极灵敏度。
核电子学与核仪器课件2
一、气体探测器
n 平板型电离室
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件2
一、气体探测器
n 圆柱型电离室
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件2
一、气体探测器
1.3脉冲电离室
电离室处于脉冲工作状态,电离室的输出信号仅反 映单个入射粒子的电离效应。可以测量每个入射粒 子的能量、时间、强度等。 脉冲电离室的输出信号:电荷信号,电流信号,电 压信号。
对于离子晶体,辐 射射入闪烁体使晶 体原子电离和激发。
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件2
二、闪烁体探测器
n 2.1闪烁体
¨ 闪烁体的发光机制
有机闪烁体的发光机制
有机闪烁体的发射光谱和吸收光谱的峰值是 分开的,所以,有机闪烁体对其所发射的荧 光是透明的。但发射谱的短波部分与吸收谱 的长波部分有重叠,为此在有的有机闪烁体 中加入移波剂,以减少自吸收。
核电子学与核仪器课件2
一、气体探测器
n 1.2电离室的工作机制
¨ 电离室的基本机构
不同类型的电离室在结构上基本相同,典型结构有 平板型和圆柱型。
高压极(K):正高压或负高压;
收集极(C):与测量仪器相联的电极,处于与地 接近的电位;

核电子学与核仪器课件17

核电子学与核仪器课件17

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核电子学与核仪器课件17
符合曲线测量装置及符合曲线
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核电子学与核仪器课件17
三、符合
n 3.2符合电路
¨ 慢符合电路
n 慢符合电路的分辨时间范围 大概为10ns到10μs之间。慢 符合电路单元大多用与非门 作成。
n 实际符合电路都需要一个比 较好的输入成形级,使输入 信号成形为宽度相同且稳定 的脉冲信号。
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核电子学与核仪器课件17
¨ 快信号传输和传输电缆
n 在使用电缆传输信号时,需要区分所传输的脉冲 信号是快脉冲还是慢脉冲。由于所用电缆的传输 速 度 一 般 为 vp=3.3ns/m , 所 以 信 号 在 电 缆 中 的 传 输时间为:t=vp·l。信号的上升时间tr<t为快脉冲; 上升时间tr>t为慢脉冲。
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核电子学与核仪器课件17
三、符合
n 3.1符合方法
•分辨时间:能够产生符合输出 的几个输入端脉冲之间的最大 时间间隔。
符合单元的工作波形
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核电子学与核仪器课件17
三、符合
n 3.1符合方法
符合电路所能识别的“同时”,不是严格的同时, 只表明两输入脉冲的到达时间在一定范围内。所 以tW越大,发生偶然符合的概率就越大。但是, tW也不能选得太小。由于探测器输出信号存在时 间涨落和实际的时检电路存在时间移动和晃动, 真符合事件产生的两信号可能不同时到达符合电 路,在tW过小时将有真符合计数损失,所以要根 据实际条件合适选择tW。选择时主要考虑的问题 就是真符合效率和偶然符合计数率。
¨ 起-停型时幅变换
时间间隔变换成脉冲幅度的最简单方法是在起始信号 与停止信号之间的时间间隔内,用恒定电流充电的方 法。

1-1核电子学基础1 PPT课件

1-1核电子学基础1 PPT课件
f(t) ann(t)
n
五、信号与系统---信号
正交函数
若在区间(t1,t2)用f2(t)来近似表示f1(t),即
f1(t)C12f2(t)
1-1
C12为相关系数,为了减小用f2(t)来近似表示f1(t)的 误差,可求得
C12
t2 t1
f1(t ) f2 (t )dt
t2 f 2 (t )dt
二、核电子学特点及发展
核电子学研究信号的特点
随机性 信号弱,但跨度大( μV~几十伏) 速度快
脉冲上升沿快 10-10~10-12s 平均计数率高 时间间隔短 级联辐射 10-9~10-12s
二、核电子学特点及发展
CZT detector
GEM detector 高密度读出探测器
二、核电子学特点及发展
反褶
(τ →-τ)
平移
(-τ →t-τ)
相乘 积分
f1(τ)× f2(t-τ)
f1()f2(t)d
总结
核电子学的特点及发展
核电子学研究信号的特点
信号
信号的定义、正交函数、单位阶跃函数、单位冲 激函数、卷积
正交函数集
设g1(t),g2(t),…,gn(t),n个函数构成一个函数 集,这些函数在区间(t1,t2)内满足下列条件
t2 t1
gi
(t)gj
(t)dt
0
t2 t1
gi2 (t )dt
Ki
i j
则称此函数集为正交函数集。当Ki=1时,则称为归 一化正交函数集。
五、信号与系统---信号
四、核电子学应用
辐射成像, 无损检测
集装箱检查 系统
有上千路探 测器加前放 加主放的数 据采集系统

《核电子学》课件——前置放大器

《核电子学》课件——前置放大器

R
iD(t)
C
ViM
+ A
-
RL
R1
Z0
VoM
ViM
R1 R2 R1
RL R RL R
Ci
前放的上升时间与电荷收集时间和放大器的上升时间等有关, 一般在几百ns左右。
脉冲尾部指数下降,放电时间由CiR//RL决定,约为10-100微秒。
电荷灵敏前置放大器
tW iD(t)
Cf
-
vo(t)
A
+
Ci
散粒噪声、热噪声和低频噪声(又称1/f 噪声)。
在电子器件中,载流子产生和消失的随机性, 使得流动着的载流子数目发生波动,有时多些, 有时少些,由此引起的电流瞬时涨落称为散粒噪声。
热噪声是载流子做热运动产生的一种噪声。
低频噪声即1/f 噪声,又名闪变噪声或过量噪声, 其噪声电压随频率的降低而增大。
散粒噪声和热噪声的比较
探测器中的漏电流噪声
半导体探测器的漏电流主要由三部分组成:
•结周围产生的漏电流:如半导体表面吸附原子后形成
的表面电荷会引起漏电流,这种电流产生显著的低频噪声。
但是,通过表面纯化和采用保护环结构,这种噪声可大大降低。
•P区和N区少数载流子向结区扩散而形成的反向电流 •结区内因热激发产生的电子—空穴对所造成的反向电流
Vn 2
lim
T
1 T
T
Vn2 (t)dt
0
信噪比
能量E 辐射源
探测器
输入信号电压Vi
放大器
等效噪声电压 (放大倍数A)
Vo
(ENV)
Vno
信噪比—噪声对测量精度的影响,常用信号幅度和噪
声均方根值的相对值来表示:

1-3核电子学基础ppt课件

1-3核电子学基础ppt课件

例:
limf(t)et
t
0
0
9
求下列脉冲信号的收敛域。 (1)单位阶跃信号
lim u(t)et 0
t
10
(2)指数函数
lim eatet 0
t
2 0
答案:
10 2 a

0
σ
s平面
10
3、常用拉普拉斯变换 阶跃函数
L[u(t )]
e st dt e st
0
s
0
1 s
u(t) 1 s
33
课后练习: 1、求下列函数的拉氏变换。
(1et )u(t)
2、求下列函数的拉氏逆变换。
4 s(2s 3)
1 (et et )u(t)
1 1
s2 1
34
总结 拉普拉斯变换
拉氏变换、拉氏逆变换 常用函数的拉氏变换
阶跃函数、指数函数、冲激函数
35
K1
sF(s)
s0
100; 3
K2 20;
K3
10 3
f(t)10 3020et 130e3tu(t)
19
4、拉普拉斯反变换
部分分式展开法 D(s)=0的根包含共轭复根
设f(s)有一对共轭复根-α±jβ,则
N(s)
N(s)
F(s)
D(s) D1(s)(sj)(sj)
K1 K2
(sj) (sj)
11
3、常用拉普拉斯变换
指数函数
L[e t ] e t e st dt 1
0
s
et 1
s
12
3、常用拉普拉斯变换
幂函数
L[tn] tnestdt 0
使用分部积分法,得

核电子学--信号与噪声分析与测量系统 ppt课件

核电子学--信号与噪声分析与测量系统  ppt课件

传输系数
H (s) Vo (s) Vi (s)
h Z1 Z1 Z2
PPT课件
6
RC电路
积分电路
当输入的是阶跃电压时
VR

iR

Vme
t
VC
Vm
VR

Vm
(1

e

t
)
当由电容端输出,且RC》t时,可以忽略式(1)的第二 项,此时电容上的电压为:
VC

1 RC
k0

r(t) e(kt) t h(t kt)
k0
t
r(t) e( )h(t )d
PPT课件
0
4
引入
卷积的概念
对于实际存在的线性系统,当信号在t=0时 输入
PPT课件
5
RC电路
由科希霍夫定律得出 的电路方程
1
Vm iR C 0 iCdt (1)
t
0 Vi (t )dt
PPT课件
7
RC电路
微分电路
当从电阻两端输出,且RC很
小时,(1)式中的第一项可
忽略,此时电阻两端的输出
电压为:
VR

RC
dVi (t ) dt
输入阶跃电压对RC电路充电,经过无限长时间,电 容C上已经充上了电压。某一时刻输入端短路,结
果将会怎样?
PPT课件
8
RC电路
在电压的传输过程中,要考虑长线的固有分布参量, 令L为单位长度电感,C为单位长度电容,并忽略 长线本身的电阻。这样就可以认为两根长导线是由 无穷多个电感L和电容C组成。当在长导线始端加 上电压V,电压就要依次对电容和电感充电,因此 电压由始端传到终端就需要一定的时间。

核电子学与核仪器-课件7

路漫漫其悠远
一、概述
1.3放大器的基本参量及测量方法
放大器的幅度过载特性
抗过载性能可用“过载恢复时间”来表示。其定义:在 给定过载程度的条件下,放大器输出波形回到基线并 保持在基线附近最大额定输出电压±1%的一个带内, 小信号增益已回到正常时所需要的时间。然而,由于 过载引起的下冲还与放大器的成形电路时间常数、输 入脉冲宽度有关,故通常是在一定成形时间常数下, 抗过载性能的表示:规定过载脉冲幅度为最大线性输 入幅度的多少倍,过载恢复时间则以不过载时的脉宽 多少倍来度量。
因此核测量用的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ冲放大器通常
是一个宽带放大器,而采用负反
馈是提高放大节上升时间很有效
路漫漫其悠远
的方法。
一、概述
1.3放大器的基本参量及测量方法
其它类型的一些放大器 (1)偏置放大器
(2)快脉冲放大器
快脉冲放大器是放大特别快的信号,往往要求在时间 信息方面使用。
(3)弱电流放大器
弱电流放大器是放大非常小而变化又非常缓慢的信号 。
路漫漫其悠远
一、概述
1.3放大器的基本参量及测量方法
放大器的噪声和信噪比
放大器输出信息中,总是由信号、噪声和干扰组成。 干扰信号是外部的,可以通过各种方法减少到最小。 对于噪声是由前置放大器噪声和放大器输入端自身的 噪声所决定的。通常考虑放大器输入端的噪声只要比 前置放大器输出端的噪声小一个数量级就能满足条件 。
谱仪放大器中放大节电路的各项指标要求较高,一 般的集成运算放大器是无法满足其要求的。 (1)上升速率 上升速率是指在输入端作用很大的阶跃信号,由于 受内部限制而导致输出电压的变化速率。集成运算 放大器的瞬态特性在信号幅度不同时有很大的差别 。谱仪放大器的放大节要求有快的上升速率。

核电子学与核仪器课件4---谱仪放大器

同时由于一个大的放大单元内,加以深度负反馈时很容易引起振荡。
放大节的结构
放大节是由一个高增益的运算放大器(由分立元件或者集成电路 组成)和一个反馈网络组成。实际上放大器很多指标在很大程度上取 决于单元放大节的指标的优劣。
放大节在频带上的要求:内部参数不会影响滤波器的时间参数。
理想运放的特性
理想运算放大 器的性能指标
①晶体管的非线性。
②静态工作点的选择。
iC
(1)合理选择工作点
可输出的 最大不失 真信号
ib
vCE vo
非线性产生原因与改善
非线性产生的原因分析:
iC
(2) 静态工作点选择过 低,信号进入截止区
放大电路产生 截止失真
输入波形 ib
vCE
vo 输出波形
非线性产生原因与改善
非线性产生的原因分析:
iC
放大器的放大倍数稳定性是放大器在连续使用的时 间内由于环境的变化,电源电压变化等因素导致 放大器倍数的不稳定程度。其结果是使测量到的 能谱产生畸变,实验误差增大。
放大器放大倍数(增益)
定义当输入阶跃电压或上升时间足够小,足够宽的矩形脉冲时,输 出信号与输入信号幅度之比为放大器的增益或放大倍数。
测量放大器增益实验装置
保持探测器输出的有用信息如射线的能量信息和时间信息,尽可 能减少它们的失真。
在测量系统中的具体位置:
辐射源
探测器
前放
高压
探头
放大器
分析测 量仪器
单道脉冲幅度分析 器; 多道脉冲幅度分析 器等
§1 概述
探头实例
§1 概述
通常在能谱测量中所用的放大器,主要看其在
能谱测量中对能量分辨率的影响大小,尽可能降低

《核电子学》课件——数据获取和处理


对数率表(三)
多个二极管泵电路并联来实现对数刻度 由同一个单稳态触发器带有不同RCi的几个泵电路
数字式计数率计
保留了计数率计连续指示的优点,多采用模 拟泵电路的方法。
用计数电路存储计数来代替用电容器C存储 电荷:
输入n
用输入脉冲数来代替定量电容给出的电荷数。
使用一套逻辑电路产生一个正比于计数电路中 已有计数N的计数N/P(P>1),由时钟脉冲每隔一 定 R的时作间用T0。从计数电路中减去N/P代替给C放电的
时钟
显示
N
可逆计数电路
N
逻辑电路 N PT 0
可逆计数电路中
dN
N
n
dt
PT0
t
N nPT0 (1 e ) PT0
这种数字式计数率计精度高, 显示位数多,但线路复杂, 成本高,实际产品还是模拟 式的居多。但随着大规模集 成电路和计算机技术的迅速 发展,使复杂的数字式计数
在突然接入计数率为n的信号时,计数电路 中的计数N按上面公式增长,读数建立时间 为(3-5)PT0。稳定后,应有N=nPT0。
若干个十进制计数器组成
定标器的种类
两路、三路定标器:能方便地用于符合和反符 合实验中。
可逆定标器:可以进行加法或减法计数。 等等。
定标器的种类
• 由于集成电路的发展,现在常在一个NIM插件 中包括多个定标器,共用一个显示器。在一个 CAMAC或VME插件中,还可以包括4路、8路、 16路定标器,但不带显示器,测量结果送到计 算机进行处理和显示。
双参数脉冲幅度分析谱
列表方式
输入信号幅度由ADC变换为 数码;
这个数码作为存储内容顺 序地存储在各道中;
每输入一个脉冲,道址码 加1。

核电子学与核仪器课件15

核电子学与核仪器-课件 15
路漫漫其悠远
2020/11/19
核电子学与核仪器课件15
上次课关键点
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
本堂课主要内容
n 五、闪电型模数变换器 n 六、模数变换器的主要技术性能及其测量
6.1模数变换器的道宽、零点和积分非线性 6.2模数变换器的微分非线性 6.3计数率特性 6.4道剖面
滑 移 脉 冲 发 生 器 的 波 形
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
n 6.2模数变换器的微分非线性
滑移脉冲发生器的脉冲序列可表示为:
单位幅度间隔内的脉冲数:
微分非线性DNL为:
由各道计数偏差求得的各道道宽的相对偏差为:
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
n 6.1模数变换器的道宽、零点和积分非线性
¨ 峰位法 模数变换器的积分非线性:
理想值与真实值之间的偏差为:
积分非线性为:
路漫漫其悠远
温度变化
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
n 计算积分非线性的更精确方法可以用最小二乘法 得到最佳拟合直线。
实测N个点,可得
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
n 由此可得到积分非线性为:
为了简便,实际工作中往往用近似方法计算。
路漫漫其悠远
核电子学与核仪器课件15
六、模数变换器的主要技术性能及测量
n 6.2模数变换器的微分非线性
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