核电子学复习资料

核电子学复习整理

第一章

一、名词解释

探测效率：探测器探测到的粒子数与此时实际入射到探测器中的粒子总数的比值。

散粒噪声：（在电子器件或半导体探测器中）由于载流子产生和消失的随机涨落形成通过器件的电流的瞬时波动，或输出电压的波动，叫做散粒噪声。

分辨率：识别两个相邻的能量、时间、位置（空间）之间最小差值的能力。（主要有能量分辨率、时间分辨率、空间分辨率）

死时间校正：在监察信号的时间T Ip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。计时电路就不应该把这个时间计入测量时间，而应从总的测量时间中扣除这个死时间得到活时间。由测到的总计数除以活时间就是信号计数率。这种办法称为死时间校正。

二、填空题

1.核电子学是核科学与电子学相结合的产物；

2.探测器按介质类型及作用机制主要分为：气体探测器、闪烁体探测器、半导体探测器；

3.核电子学中主要的噪声指三类：散粒噪声、热噪声、低频噪声；

4.核辐射探测器的输出信号特点是：随机分布的电荷或电流脉冲。（时间特性、幅度上是非周期非等值的）；

5.功率谱密度为常数即S(W)=a的噪声为白噪声。

三、简答题

1.简述核电子学的信号特点。

答：1.随机性；2.信号弱，跨度大；3.速度快。

2.简述白噪声与干扰以及两者的区别。

答：干扰：主要是指空间电磁波感应，工频交流电网的干扰，以及电源纹波干扰等外界因素。（可在电路和工艺上予以减小或消除）

噪声：是由所采用的元器件本身产生的。（可以设法减小但无法消除）白噪声定义为功率谱密度为常数的噪声。

3.降低前置放大器噪声的措施有哪些？

答：1.输入级采用低频噪声器件；2.低温运行；3.减少冷电容C s；4.反馈电阻R f和探测器负载电阻R D选用低噪声电阻，阻值一般在109欧~1020欧左右。

除此之外，用滤波网络来限制频带宽度，也可进一步抑制噪声。

4.构成核电子学的测量系统的三部分是哪些？

答：1.模拟信号获取和处理，2.模数变换，3.数据的获取和处理三个部分

5.简述前置放大器的作用。

答：1.提高信噪比、2.减少外界干扰的影响、3.合理布局，4.便于调节和使用、5.实现阻抗转换和匹配；

第二章

前置放大器的作用与分类？

作用：提高信噪比、减少外界干扰的影响、合理布局，便于调节和使用、实现阻抗转换和匹配；

分类（按输出信号成形方式分）：电压灵敏前置放大器、电荷灵敏前置放大器、电流灵敏前置放大器。

电荷灵敏前置放大器的特性？

变换增益、输出稳定性、输出噪声、输出脉冲上升时间及其稳定性、计数率效应 电荷灵敏前置放大器的噪声分析？

对于高分辨率的能谱测量装置，要求探测器-放大器系统的信噪比尽可能高。在放大器中一般只考虑在前置放大器第一级减小噪声，因为第一级产生的噪声为后面各级放大电路所放大，它在决定整个装置的噪声中起着主要的作用。

一般半导体探测器的电荷灵敏前置放大器主要采用噪声较小的结型场效应管作输入级。

第三章

放大器在核测量系统中的作用及其结构？

作用：放大（把小信号放大到需要的幅度）、成形（改造信号的形状）；

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

放大器的基本参量？（如下7个）

1. 放大倍数及其稳定性：提高放大倍数的稳定性最有效的方法是采用深度负反馈，负反馈愈深，即A o F 愈大，放大倍数的稳定性越好。

放大倍数定义为：用阶跃电压或上升时间足够小，宽度足够宽的矩形脉冲作为输入信号，在一定的成形电路时间常数条件下，输出脉冲和输入脉冲幅度之比。

2. 线性（积分非线性与微分非线性）：放大器的线性是指放大器的输入信号幅度和输出信号幅度之间的线性程度。积分非线性

微分非线性 3. 噪声与信噪比

4. 放大器的幅度过载特性

一般的讲，引起过载的原因主要与放大器中的耦合电容充放电有关，其解决的办法有：

（1）应尽可能采用直流耦合，从根本上消除电容充放电的现象；

（2）当有耦合电容时，从电路上采用差分输入形式可以具有良好的抗过载性能。

（3）使输入脉冲变窄，从而缩短电容充放电时间；

（4）在输入端加一级限幅电路来限制过载脉冲。

5. 计数率过载特性：在高计数率条件下，由于信号堆积造成了谱线严重的畸变。反映在测量结果中，谱峰展宽，峰的位置发生偏移，甚至出现假峰。

放大器中，由于计数率过高所引起的脉冲幅度分布的畸变称为放大器的计数率过载。

6. 上升时间

7.输入输出阻抗 max max 100%o o V INL V ∆=⨯''

/[1]100%/o i o i V V DNL V V ∆∆=-⨯∆∆

改善放大器线性的方法？

（1） 合理选择工作点，在输入信号作用下尽可能减少工作电流的变化。

（2） 采用负反馈方法，它可以使放大器的非线性减少到原来的11+A F 。

谱仪放大器的放大节？

放大节通常由一个高增益的运算放大器和一个反馈网络组成。

放大节的要求可归结为：放大倍数及其稳定性、线性、上升时间和过载特性等。在谱仪放大器中，改善指标的有效办法是采用负反馈方法。

并联负反馈与串联负反馈：谱仪放大器中最常用的反馈形式是电压并联负反馈和电压串联负反馈两种。

图. 并联负反馈 图. 串联负反馈

同相输入与反相输入信噪比的区别？

谱仪放大器中的滤波成形

滤波成形的作用：抑制系统噪声，使系统信噪比最佳；使信号形状满足后续分析设备的要求。

对谱仪放大器中的滤波成形电路的要求可以归结为：

（1）通过滤波成形后要求输入和输出应严格保持线性关系；

（2）尽可能提高放大器的信噪比；

（3）减少输入脉冲的宽度，减少堆积和基线的变化，提高电路的计数率响应；

（4）成形后的最后输出波形应适合后续电路的要求；

（5）滤波成形电路应尽可能简单，参数可以调节，以达到最佳效果。

白化滤波器与匹配滤波器：当输入噪声不是白噪声时，最佳滤波器的频率响应H(ω)可由以下方法导出：白化滤波器

匹配滤波器

最佳滤波器 什么是白化噪声？

弹道亏损：当有一定宽度的电流脉冲输入时，在探测器回路中输出信号幅度总小于冲激信号输入时的输出幅度，这种情况称之为弹道亏损。

堆积畸变—放大器输出信号的描述图：

堆积：

极—零相消（定义、传输函数的变化、波形的判断）：在几级相串联的系统中，将前

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