【摘要】：核能譜測(cè)量技術(shù)是研究核物理、重離子物理、高能物理及核應(yīng)用技術(shù)的重要方法。伽馬能譜測(cè)量作為核能譜測(cè)量的一種重要手段,在醫(yī)學(xué)、生物、物理、化學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)對(duì)伽馬射線探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波放大、脈沖成形、基線恢復(fù)、堆積判別、峰值保持和低速ADC采樣等步驟,最后再生成能譜曲線。因ADC采樣速率較低,系統(tǒng)測(cè)量死時(shí)間較大,難以實(shí)現(xiàn)高放射性環(huán)境下的能譜測(cè)量;同時(shí)因?yàn)榻?jīng)過(guò)模擬電路成形后的脈沖較寬,易造成信號(hào)堆積,且無(wú)法實(shí)現(xiàn)堆積脈沖分離等處理。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),可通過(guò)高速數(shù)字化處理芯片(如FPGA)和高速ADC直接對(duì)放大后的射線脈沖進(jìn)行全脈沖采樣,無(wú)需經(jīng)過(guò)模擬電路的脈沖成形、基線恢復(fù)、堆積判別、峰值保持等處理,直接由高速數(shù)字化處理芯片實(shí)現(xiàn)類似功能,系統(tǒng)適應(yīng)性和可移植性更強(qiáng),但若探測(cè)器輸入的射線脈沖較寬,仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)高放射性環(huán)境下的能譜測(cè)量。論文擬利用高性能LaBr_3探測(cè)器,研究基于FPGA的數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高放射性環(huán)境下的伽馬能譜測(cè)量。論文從伽馬能譜測(cè)量的基本理論入手,分析了不同伽馬射線探測(cè)器的優(yōu)劣和數(shù)字多道脈沖幅度分析的原理,研究了伽馬能譜測(cè)量中的脈沖數(shù)字高斯成形算法和梯形成形算法。并以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)高性能LaBr_3探測(cè)器輸入窄脈沖信號(hào)的全脈沖高速采樣、閾值判別、數(shù)字成形、脈沖堆積識(shí)別與分離、成形后脈沖幅度提取、能譜曲線生成等處理,并將能譜曲線通過(guò)串口傳給上位機(jī)進(jìn)行能譜分析。論文通過(guò)研制的基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刻度源~(137)Cs進(jìn)行了能譜測(cè)量與分析處理,驗(yàn)證了系統(tǒng)的能量分辨率性能;并通過(guò)對(duì)鈾礦石樣品、硝酸釷樣品進(jìn)行了能譜測(cè)量與分析實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的能量線性刻度。同時(shí)論文通過(guò)利用東華理工大學(xué)的地下室鈾礦標(biāo)準(zhǔn)刻度模型,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的探測(cè)效率刻度。并通過(guò)高含量鈾礦模型驗(yàn)證了系統(tǒng)在高放射性環(huán)境下的性能。論文研究的基于FPGA的高速數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)使用輸出脈沖較窄的高性能LaBr_3探測(cè)器和基于FPGA的數(shù)字化成譜算法,解決了現(xiàn)有的數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng)在高計(jì)數(shù)率下因脈沖堆積嚴(yán)重導(dǎo)致通過(guò)率低、能量分辨率差且無(wú)法實(shí)現(xiàn)脈沖的有效分離等難題。論文研究成果旨在為數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量技術(shù)的研究提供方法基礎(chǔ),為相應(yīng)的系統(tǒng)研制提供技術(shù)基礎(chǔ),以滿足數(shù)字化伽馬能譜測(cè)量在高放射性環(huán)境的應(yīng)用需求。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TL816.2

【參考文獻(xiàn)】

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8 周清華;張軟玉;李泰華;;數(shù)字化核信號(hào)梯形成形濾波算法的研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年01期

9 肖無(wú)云,魏義祥,艾憲蕓,敖奇;數(shù)字化多道脈沖幅度分析技術(shù)研究[J];核技術(shù);2005年10期

10 肖無(wú)云,魏義祥,艾憲蕓;數(shù)字化多道脈沖幅度分析中的梯形成形算法[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

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3 周偉;基于數(shù)字高斯成形技術(shù)的X熒光譜儀的研制[D];成都理工大學(xué);2011年

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8 王敏;基于ARM的核能譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D];成都理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2790316