数字化多道能谱仪的研制 - 中国科学院高能物理研究所

基于QTC技术构建的便携式伽马能谱仪赵丹;闵苹;李金凤;徐健;杨龙泉【摘要】目前便携式伽马能谱仪通常采用ADC(模数转换)对脉冲峰值采样的方法实现能谱数据采集功能.该类仪器稳定性好,但其电路复杂、功耗较大,而且价格比较昂贵.基于QMCA4001-50N模块,采用QTC(电荷-时间转换)技术构建便携式伽马能谱仪,在保证伽马能谱仪稳定性和可靠性的基础上,能够使其电路结构简洁、功耗降低、成本得到有效控制.【期刊名称】《世界核地质科学》【年(卷),期】2014(031)003【总页数】5页(P526-530)【关键词】QTC(电荷-时间转换);时间测量;便携式伽马能谱仪【作者】赵丹;闵苹;李金凤;徐健;杨龙泉【作者单位】中国地质大学(北京),北京100083;核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京100029;中国核工业集团公司,北京100822;核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京100029;核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京100029;核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P612;P619.14目前便携式伽马能谱仪通常采用ADC（模数转换）对脉冲峰值采样的方法实现能谱数据采集功能，该类仪器稳定性好，但其电路复杂、功耗较大，而且价格比较昂贵。

采用QTC（电荷-时间转换）技术构建便携式伽马能谱仪，在保证伽马能谱仪稳定性和可靠性的基础上，可使能谱采集电路结构简洁、功耗降低、整机成本得到有效控制。

因此，研制基于QTC技术的便携式伽马能谱仪是非常必要的。

QTC技术即为电荷-时间转换技术，图1为电荷-时间转换电路的简化原理图。

由图1可见，输入的负脉冲信号经反向有源整流电路整流后，通过电阻R3对电容C1进行充电，充电电荷量Q与输入脉冲包含的电量成正比。

宇宙是最终的实验室(续)——阿尔法磁谱仪2升空
佚名
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2011(030)007
【摘要】阿尔法磁谱仪2( AMS - 02)体内有一颗强大的“中国心”—一块“MADE INCHINA”、内径约1.2m、重约2.6t、中心磁场强度1.09×105 A/m 的环形巨大永磁铁(图5),这是由中科院电工所、高能物理所和中国运载火箭技术研究院联手打造的.
【总页数】2页(P前插1-前插2)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.“阿尔法磁谱仪2”升空搜寻反物质和暗物质 [J], 若然
2.“奋进”号谢幕之旅运送“阿尔法磁谱仪2”升空 [J], 无
3.意义重大的太空物理实验(续)——“阿尔法磁谱仪2”明年2月升空寻找反物质[J], 本刊编辑部
4.意义重大的太空物理实验——“阿尔法磁谱仪2”明年2月升空寻找反物质 [J], 本刊编辑部
5.宇宙是最终的实验室——阿尔法磁谱仪2升空 [J], 本刊编辑部
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能谱仪原理能谱仪（Spectrometer）是一种通过测量物质或辐射发射、吸收、散射经过分析元件后的光谱来分析物质或能量的仪器。

能谱仪可以用于化学、物理、地球物理学等领域的研究，广泛应用于分析材料的成分、性能、结构以及同位素、核素、宇宙射线等的研究。

本文将对能谱仪原理进行详细的介绍。

一、光谱的基本原理光谱是指将光按照波长或频率分解为不同的组成部分的过程。

可见光谱是人眼可见的光线中的折射或反射后在色散系统中被分解的谱线。

光谱分为线谱、带谱和连续谱。

线谱是由一些锐利的亮线组成的谱线，如氢光谱中的红线、蓝线等；带谱是由一些比较宽的和不一定锐利的谱带组成的谱线，如分子带谱；连续谱是由一个范围内的所有波长和频率的光组成的谱线，如白炽灯的光谱。

光的波长和频率之间有一个线性关系：λ=c/v，其中λ为光的波长，v为光的频率，c是光速。

当光线从一种介质向另一种介质传播时，它们的波长λ和频率v都会发生改变，这就是所谓的折射。

折射是由于不同介质中光的速度不同，光线通过介质时受到速度的限制而发生改变。

能谱仪是一种通过测量物质或辐射发射或吸收经过分析元件（例如光栅、衍射晶体等）后的光谱来分析物质成分或辐射能量的仪器。

能谱仪主要由三部分组成：能量选择部分、信号检测部分和数据分析部分。

1. 能量选择部分能量选择部分主要作用是将某一特定波长或频率的光线从其他光线中分离出来，以便进行分析和检测。

其中包含一些元件，如衍射晶体、光栅等，这些元件可以使光线沿不同的方向散射。

而由于不同方向的光在经过分析元件之后有所区别，所以可以通过调整元件的位置来选择特定的光线。

2. 信号检测部分能量选择部分所选出的光线被转化成电信号并被送到信号检测部分。

这个部分主要由光电倍增管、电子多道分析器、数字量测器等组成。

光电倍增管使用光电效应将光子转化为电子并放大信号，多道分析器将不同能区段的信号分离出来并进行计数，数字量测器将计数信号转化为电信号进行数字化处理。

科技成果——多通道磁共振成像谱仪控制台技术
技术开发单位中科院电工研究所
项目简介
具有自主知识产权的多通道医用磁共振成像谱仪控制台，采用独立的四通道接收和单通道发射技术，可实现MRI的并行成像技术，并对MRI系统信噪比和成像速度有大的提高，可用于中低场和高场医用MRI系统。

主要性能特点
控制计算机：嵌入式计算机、多CPU结构、带有DSP和FPGA；
梯度控制：24位数字化梯度波形控制，带有数字化预强调控制，时间分辨率1us；
射频脉冲控制：16位数字化任意波形控制，频率分辨率0.1Hz，相位分辨率0.1度；
信号检测：全数字模式，采样率最高可达100MSPS；
采样精度16Bit，数字本振频率精度32Bit；数字本振相位精度16Bit；
网络：带有标准以太网接口，具备远程操作能力。

应用范围
医用磁共振成像系统，核磁共振分析仪。

项目所处阶段中试
市场前景
目前国产磁共振成像设备的谱仪控制台均从国外进口，该技术可替代进口，并有助于磁共振成像生产企业掌握自主核心技术，具有较好的经济效益和社会效益。

合作方式
技术转让、技术入股、技术合作开发、其他。

多网格平台上的高能物理数据共享
程耀东;汪璐;陈刚
【期刊名称】《小型微型计算机系统》
【年(卷),期】2009(030)010
【摘要】当前,高能物理网格计算平台主要依赖于单一的网格中间件与操作系统.而实际上,越来越多的异构资源需要被整合进来.因此,如何在多个平台上(包括不同的网格中间件与操作系统)共享高能物理网格数据是一个基本的研究课题.本文在不改动原有平台的基础上,提出并实现一个网格数据共享系统.基于该系统用户可以透明的在多个平台上管理和共享海量数据.本文主要描述这个系统的体系结构、实现方法、性能优化以及使用场景.
【总页数】4页(P1940-1943)
【作者】程耀东;汪璐;陈刚
【作者单位】中国科学院高能物理研究所计算中心,北京,100049;中国科学院高能物理研究所计算中心,北京,100049;中国科学院高能物理研究所计算中心,北
京,100049
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.高能物理网格门户的设计与实现 [J], 刘全明;于传松;孙功星;陈桢黾
2.基于桌面网格技术的高能物理计算系统 [J], 阚文枭;王聪;徐琪;杜然;Andrei
Tsaregorodtsev;陈刚
3.高能物理网格中动态自适应副本选择算法 [J], 程耀东;马楠;于传松;陈刚
4.面向高能物理计算的网格文件系统 [J], 程耀东;汪璐;刘爱贵;陈刚
5.高能物理网格环境网络性能监测与优化技术研究 [J], 孙智慧;齐法制
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X射线荧光光谱分析陶瓷标准样品的研制朱继浩;冯松林;初凤友;冯向前;谢国喜;闫灵通;李丽【摘要】;简要叙述了一套17种陶瓷标准样品的研制方法和制作过程,并对烧成试样进行了EPMA和X射线荧光光谱分析研究.结果表明:烧成试样与占瓷胎具有相近的物相结构(或基体),且胎体致密度高、吸水率低,主成分分布均匀(X射线束斑直径为2 mm,a=0.05),完全能够满足用作陶瓷标准样品的技术要求.预期可将这套标准样品用于古瓷胎中Na2O,MgO,A12O3,SiO2,K2O,CaO,TiO2和Fe2O3等主成分的X射线荧光光谱定量分析,保证为古陶瓷研究和科学鉴定提供准确、可靠的分析数据.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2010(030)011【总页数】6页(P3143-3148)【关键词】射线荧光光谱法;古陶瓷;标准样品;电子探针;均匀性【作者】朱继浩;冯松林;初凤友;冯向前;谢国喜;闫灵通;李丽【作者单位】国家海洋局海底科学重点实验室,国家海洋局第二海洋研究所,浙江,杭州,310012;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;国家海洋局海底科学重点实验室,国家海洋局第二海洋研究所,浙江,杭州,310012;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;中国科学院高能物理研究所,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】O657.3X射线荧光光谱法（XRF，X－ray fluorescence spectrometry）由于具有分析准确度高、速度快、分析元素的浓度范围广、样品前处理简单以及无损检测等优点而被广泛应用于古陶瓷研究领域［1－3］。

然而，在分析测试过程中，由于受基体效应、物理参数的精度、仪器稳定性等因素的影响，XRF无标样定量分析方法（如基本参数法）的准确度还不够理想［4］，必须使用以标准样品为基础的相对比较法才能获得准确、可靠的分析数据。

基于PSoC3便携式多道γ能谱仪的研制彭建盛;李兴;秦志强;徐咏【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2012(032)007【摘要】根据国内对γ能谱仪性能的需求,研制了一款基于PSoC3便携式多道γ能谱仪.它以PSoC3为主控核心,NaI(Tl)闪烁晶体为γ探测传感器,使用PSoC3的内置模拟、数字资源及少量外部功能模块,采用新型的触摸感应按键和TFT触摸屏为主要操作界面.通过对137Cs实际测试使用后,能谱仪实现了高达4 096道γ能谱测量、显示能谱图、测量数据分析保存等功能,具有功耗低、集成度高、显示直观、体积小和操作简洁等特点,可用于野外现场测量和地学领域的应用.【总页数】6页(P829-833,855)【作者】彭建盛;李兴;秦志强;徐咏【作者单位】中国原子能科学研究院核技术应用研究所,北京102413;河池学院物理与电子工程系,广西宜州546300;中国原子能科学研究院核技术应用研究所,北京102413;湖南科技大学信息与电气工程学院,湖南湘潭411201;河池学院物理与电子工程系,广西宜州546300【正文语种】中文【中图分类】TL817.2【相关文献】1.基于PDA和蓝牙的便携式多道γ能谱仪 [J], 于新华;赖万昌;张震;陈小强;王广西;杨强2.新型便携式微机多道γ能谱仪的研制 [J], 赖万昌;葛良全;吴永鹏;林延畅;肖刚毅3.基于无线通信技术的便携式伽玛能谱仪研制 [J], 彭晓光;付广;蔡晓波;王倞豪4.基于Android和蓝牙的便携式多道γ能谱仪的设计 [J], 魏雄;王仁波;瞿金辉;周焕银;彭新村5.基于Gaussian-LM算法的便携式多道γ能谱仪自动稳谱研究 [J], 段金松;李婷;王玮;麻金龙;武旭东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

NaI(TI)多道γ能谱全谱数据处理与软件设计的开题报告一、选题背景和意义随着核能与同位素应用的广泛发展，γ-ray 能谱测量技术成为研究自然界、材料科学、核物理学等领域的常用手段，在核安全、核辐射监测等方面的应用越来越广泛。

目前，用于γ-ray 能谱测量的探测器多种多样，其中 NaI(Tl) 探测器因为具有高能量分辨率、较高的探测效率和较低的造价，而被广泛应用于多种γ-ray 能谱测量研究中。

在核能与同位素应用、γ-ray 能谱测量等领域中，多道γ-ray 能谱测量是最常用的手段之一。

多道γ-ray 能谱检测系统利用多道分析技术获得精确的γ-ray 能谱形状信息，其谱峰面积可以用来确定核素的数量，谱线能量可以用来确定核素种类。

对多道γ-ray 能谱全谱测量结果进行数据处理和分析可以进一步提高测量结果的准确性和可靠性。

因此，本文选题的意义在于：1）研究和完善 NaI(Tl) 探测器多道γ-ray 能谱测量技术，提高测量精度和可靠性；2）探究现有数据处理软件中存在的问题，并且设计一个流程更加合理的全谱数据处理软件，提高数据处理的效率和准确性。

二、研究的主要内容和技术路线本文研究的主要内容包括 NaI(Tl) 探测器多道γ-ray 能谱测量全谱数据处理方法与软件设计。

具体工作流程如下：1. NaI(Tl) 探测器多道γ-ray 能谱测量实验平台的建立。

通过选用高品质的 NaI(Tl) 探测器、高分辨率的多道分析器、精确的高压稳定电源和精确的放大器等多个部件，建立起一套完整的 NaI(Tl) 探测器多道γ-ray 能谱测量实验平台。

2. 多道γ-ray 能谱测量实验的设计与实施。

调整多道分析器的设置以获得准确的能谱图像，测量不同核素的γ-ray 能谱，为后续数据处理提供合适的数据样本。

3. 多道γ-ray 能谱数据处理方法研究与实践。

将多道γ-ray 能谱数据转换为数字信号，进行峰搜索、背景修正、能量校准等处理，得出全谱图并计算不同γ-ray 能量的峰面积以及不确定度估计。