發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 12:39

【摘要】：探測過程的重建技術(shù)是一種在科學(xué)探索和工程實(shí)踐中都具有重要價(jià)值的技術(shù)手段。在一些世界頂級(jí)的重大成果中,如引力波的首次直接觀測,探測重建技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。但是在伽瑪能譜探測領(lǐng)域,目前的相關(guān)研究主要集中在信號(hào)發(fā)生設(shè)備的研制方面,用于抽樣的統(tǒng)計(jì)分布往往直接采用實(shí)測的儀器譜,這時(shí)儀器的本征分辨率等重要參數(shù)不能直接得到,由于信號(hào)發(fā)生裝置本身就存在電子學(xué)噪聲,還會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的實(shí)際分布與參考譜線并不相同,能譜中的特征峰被再次展寬。因此,伽瑪能譜探測的物理過程同樣是能譜重建過程中不可或缺的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),在能譜重建時(shí)應(yīng)該對(duì)這一過程給予同樣的關(guān)注,這樣才能真正打通虛擬的仿真信號(hào)與現(xiàn)實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)之間的壁壘。本文以重建閃爍探測器測量伽瑪射線的能譜為目標(biāo),對(duì)伽瑪能譜探測的數(shù)字重建技術(shù)展開了系統(tǒng)深入的研究,取得的主要成果及創(chuàng)新性如下:1.從核輻射事件的性質(zhì)、射線與探測器相互作用的規(guī)律、射線在探測中的輸運(yùn)過程和輻射探測器自身的特性等方面的研究了產(chǎn)生伽瑪能譜的物理過程,并使用MCNP和Geant4等蒙特卡羅模擬軟件對(duì)射線在探測器中的能量沉積過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,實(shí)現(xiàn)了伽瑪能譜測量物理過程的重建。2.通過對(duì)核儀器中探測器不同接法的分析,得到了多種情況下前置放大器輸出信號(hào)的波形,并對(duì)脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行了數(shù)字化處理,通過討論數(shù)字化脈沖幅度分析器的信號(hào)處理過程,確定了構(gòu)造脈沖波形時(shí)所要考慮的主要因素,實(shí)現(xiàn)了對(duì)伽瑪能譜探測系統(tǒng)輸出脈沖波形的重建。3.搭建了基于高速數(shù)據(jù)采集卡、高速數(shù)據(jù)傳輸端口、固態(tài)硬盤和高速信號(hào)發(fā)生器的核信號(hào)高速流盤系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)核信號(hào)鏈的數(shù)據(jù)采集與處理。采集了閃爍伽瑪譜儀實(shí)測~(137)Cs和天然放射性混合譜的伽瑪能譜探測數(shù)據(jù),構(gòu)建了數(shù)字能譜數(shù)據(jù)庫,并使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)核信號(hào)仿真輸出。4.研制了核信號(hào)發(fā)生系統(tǒng),能夠模擬多種類型前置放大器的輸出信號(hào),可輸出在信號(hào)的時(shí)間間隔分布、脈沖幅度分布、上升時(shí)間分布和噪聲功率密度分布與真實(shí)伽瑪能譜探測過程一致的信號(hào)。5.從多個(gè)角度對(duì)伽瑪能譜重建技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用,使用重建的能譜對(duì)本底的估計(jì)方法和穩(wěn)譜方法進(jìn)行了評(píng)價(jià),并使用伽瑪能譜數(shù)字重建技術(shù)對(duì)核儀器的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文從伽瑪能譜探測的物理過程出發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)伽瑪能譜探測完整過程的數(shù)字重建,補(bǔ)全了傳統(tǒng)核信號(hào)仿真中缺失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL816.2
【圖文】：

1.1 研究背景1.1.1 探測重建技術(shù)的意義人類對(duì)自然的探索與認(rèn)知是從探測開始的，探測是科學(xué)技術(shù)的開端，而高度仿真的探測過程重建技術(shù)在科學(xué)探索和工程實(shí)踐中都有十分廣泛的應(yīng)用。甚至在世界頂級(jí)的重大成果中，探測過程的重建技術(shù)也發(fā)揮了重要的作用，例如引力波的直接觀測。LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）是由位于美國 Hanford 和 Livingston 的兩個(gè)引力波直接探測裝置組成的大型物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。LSC（LIGO Scientific Collaboration）使用了注入仿真信號(hào)的方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試（Leroy et al，2009），并專門成立了盲注（Blind Injection）小組來重建虛擬的 GW100916 引力波探測事件（Abadie et al，2012），對(duì)首次成功觀測到雙黑洞合并（劉見等，2016）產(chǎn)生的 GW150914 引力波事件（Abbott et al，2016）起到了重要作用（Castelvecchi，2016）。LSC 在官方網(wǎng)站發(fā)布的這兩次事件的觀測數(shù)據(jù)如圖 1-1 所示（LSC，2010，LSC，2015）。

成都理工大學(xué)博士學(xué)位論文必要信息。因此，核輻射探測過程中射線與探測器相輻射探測重建過程中不可或缺的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)該，這樣才能真正打通虛擬的仿真信號(hào)與現(xiàn)實(shí)的物理擬物理實(shí)驗(yàn)過程與電子技術(shù)生成仿真信號(hào)并重，這就測的數(shù)字重建技術(shù)。研究現(xiàn)狀外的數(shù)字化核信號(hào)發(fā)生器已經(jīng)問世，即意大利的核電出的數(shù)字化核輻射探測器模擬器，其中的一款雙通道 所示（CAEN，2016）。

【參考文獻(xiàn)】

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1 余國剛;方方;易良碧;王禮;劉澤;;能譜抽樣技術(shù)在仿核信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2015年12期

2 譚承君;曾國強(qiáng);熊川栻;葛良全;羅群;劉璽堯;;基于隨機(jī)抽樣的核脈沖信號(hào)發(fā)生器的研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2014年S1期

3 霍建文;張華;張靜;劉滿祿;何侃;史思總;熊傲;;任意分布的高速仿核信號(hào)發(fā)生器[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2014年03期

4 王丙參;魏艷華;孫永輝;;利用舍選抽樣法生成隨機(jī)數(shù)[J];重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

5 王一鳴;魏義祥;;用于γ全譜基線扣除的改進(jìn)SNIP算法研究[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2012年12期

6 吳軍龍;段濤;王小胡;李全偉;唐敬友;;核信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2012年02期

7 陳羽;王瑞庭;王戀;吳振忠;羅奇;;雙脈沖在單道脈沖幅度分析器中產(chǎn)生的誤差分析[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2012年01期

8 張慶賢;葛良全;曾國強(qiáng);谷懿;;基于傅里葉變換的NaI(Tl)儀器譜散射本底估計(jì)方法[J];原子能科學(xué)技術(shù);2011年10期

9 黃洪全;方方;龔迪琛;周偉;;呈任意能量分布的核信號(hào)模擬[J];核技術(shù);2009年11期

10 邱睿;李君利;武禎;曾志;;四種蒙特卡羅程序的比較計(jì)算[J];原子能科學(xué)技術(shù);2008年12期

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1 孫光耀;中子光子輸運(yùn)物理過程蒙特卡羅處理方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 盛立志;X射線脈沖星信號(hào)模擬源及探測器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2013年

3 封常青;空間暗物質(zhì)探測衛(wèi)星量能器讀出電子學(xué)方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 張懷強(qiáng);數(shù)字核譜儀系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];成都理工大學(xué);2011年

5 劉科;高速任意波形合成關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2010年

6 謝樹欣;基于在線數(shù)字濾波技術(shù)的數(shù)字化核能譜儀研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

7 鄒佳恒;BESⅢ離線軟件與D物理的研究[D];山東大學(xué);2009年

8 蔣林立;BESIII飛行時(shí)間計(jì)數(shù)器的束流實(shí)驗(yàn)?zāi)M及離線軟件發(fā)展研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

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1 解偉;新型氣象信號(hào)模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南京信息工程大學(xué);2014年

2 馬琨;雷達(dá)信號(hào)模擬器的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2014年

3 張貴宇;基于FPGA的核脈沖信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)[D];成都理工大學(xué);2013年

4 王紅印;核信號(hào)的數(shù)字模擬研究[D];成都理工大學(xué);2013年

5 左平;基于FPGA的仿核信號(hào)發(fā)生器的研制[D];成都理工大學(xué);2013年

6 張杰;BESⅢ主漂移室模擬真實(shí)化調(diào)試[D];南京師范大學(xué);2011年

7 任星怡;生物醫(yī)學(xué)信號(hào)模擬器的研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

8 張應(yīng)輝;基于FPGA的仿核信號(hào)發(fā)生器研究[D];重慶大學(xué);2010年

9 彭鳴;GNSS衛(wèi)星信號(hào)模擬器的研究與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2010年

10 王麗君;仿核信號(hào)的隨機(jī)脈沖發(fā)生器技術(shù)研究[D];南華大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2729143