核电子学-前置放大器1资料重点
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信号弱,但跨度大:提高信噪比,加前置放大器,主放大器,极零相消等。
速度快:脉冲成形,反堆积技术。
信号:用于描述和记录消息的任何物理状态随时间变化的过程。
(电信号)噪声专指无用或干扰信息信号在产生、传输和放大过程中都伴随有噪声噪声是随机的,服从统计规律。
其基本特性可用统计平均量或统计函数来描述,主要有:均方值:表示噪声的强度(用于信噪比计算)概率密度函数:描述噪声在幅度域内的分布密度自相关函数:提供噪声在时间域里的相关信息功率谱密度函数:给出噪声功率在频域里的分布情况核辐射探测器的结构核辐射探测器的定义:利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。
探测器按探测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。
三种探测器的工作原理气体探测器:入射带电粒子通过气体,使气体分子电离成电子—正离子对时,它们在外加电场作用下分别作漂移运动,相应在平行板电机上产生感应电荷,并在外电路上产生相应的电信号。
闪烁体探测器:射线入射到闪烁晶体时,先使其中的分子或原子激发,然后在退激时发光,光子通过光电效应转换成光电子,随后通过光电倍增管倍增,最后在阳极上收集成为电流脉冲。
半导体探测器:带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子-空穴对,电子-空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。
三种主要探测器的分析可得出如下结论:(1)核辐射探测器都能产生相应的输出电流i(t),在电路分析时,可把它等效为电流源;(2)该输出电流i(t)具有一定形状,具有一定时间特性,所以可用于时间分析;(3)如在输出电容上取积分电压信号Vc(t),则Vc(t)正比于E,可做射线能量测量。
第一章核电子学系统中的信号与噪声电信号是指随着时间而变化的电压或电流,因此在数学描述上可将它表示为时间的函数,并可画出其波形。
信息通过电信号进行传送、交换、存储、提取等。
核辐射探测器的主要类别和输出信号气体探测器半导体探测器闪烁体探测器核电子学中的噪声噪声的分类和噪声源散粒噪声热噪声低频噪声核电子学中的信号与噪声分析基础时域和频域分析核电子学中常见的基本电路分析探测器的输出电路RC积分电路(低通滤波器)CR微分电路(高通滤波器)短路延迟线核电子学测量系统概述系统的基本组成核电子学常用的信号处理系统1 前置放大器2 主放大器3 幅度或时间信息的甄别4 模数变换5 数据获取的分析和处理第二章前置放大器前置放大器的作用1 提高系统的信噪比2 减少外界干扰的相对影响3 合理布局,便于调节和使用4 实现阻抗转换和匹配前置放大器的分类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电荷灵敏前置放大器的主要特征1 变换增益2 输出稳定性3 输出噪声4 输出脉冲上升时间()及其稳定性5 计数率效应电荷灵敏前置放大器的基本电路和实例分析1 电路分析2 定量估算电压灵敏前置放大器第三章放大器放大器在核测量系统中的作用放大器的基本参量及测量方法放大器的放大倍数(增益)及其稳定性放大器的线性放大器的噪声和信号噪声比放大器的幅度过载特性放大器的计数率过载特性放大器的上升时间放大器的输入阻抗和输出阻抗其它类型的一些放大器偏执放大器快脉冲放大器弱电流放大器谱仪放大器的放大节放大节的结构分立元件构成的放大节电路介绍实际放大节电路的分析放大节电路实例谱仪放大器中的滤波成形滤波成形电路在谱仪放大器中的作用最佳滤波器的讨论滤波成形电路的信息畸变放大器输出信号的描述弹道亏损堆积畸变无源滤波成型电路极-零相消电路极-零相消和RC积分滤波成形电路准高斯滤波成形电路如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
核电子学复习资料第一章1、核电子学:核科学与电子学相结合的产物,用电子学的方法来获取和处理核信息的科学。
2、核电子学的特点:①输出的电脉冲信号强度在纳秒到微妙量级;②输出的电脉冲信号有随机性、非周期性、非等值性;③测量精度要求高;④信息量大;⑤本底事例多。
3、核电子学发展趋势:①标准化、插件化、集成化;②电子技术和计算机技术紧密结合。
4、核电子学测量系统的三部分:①模拟信号获取和处理系统;②模数转换系统;③数据获取处理系统。
5、为什么需要辐射探测器?不能感知,需要借助辐射探测器探测各种辐射,给出辐射类型、强度、能量及时间等特征。
即对辐射进行测量。
6、核辐射探测器定义:利用辐射在气、液、固体中引起的电离,激发效应或其他物理化学进行辐射探测的器件。
7、核辐射探测器的分类,按作用机制可分为:气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器。
8、辐射探测器基本过程:①辐射粒子摄入探测器的灵敏体;②入射粒子通过电离、激发等效应在探测器中沉积能量;③探测器通过各种机制将沉积的能量转换成某种形式的输出信号。
9、辐射探测器的要求和特点:通常核辐射探测器的输出信号是随机分布的电荷或电流脉冲(时间特性、幅度分布上的非周期性和非等值性)。
由脉冲及相关参数所得到的信息:脉冲所携带的电荷量、脉冲出现的准确时刻、脉冲的形状。
10、核电子学信号特点:①随机性;②信号弱,但跨度大;③速度快。
11、探测器的主要类别和输出信号:根据给出信息,分为:电信号、非电信号电信号:气体探测器(气体电离室,正比计数器,G-M管等)、半导体探测器(P-N结、PIN结、高纯锗等)、闪烁体探测器(=闪烁体+光电倍增管)探测器输出信号的特点:①产生相应的输出电流,可等效为电流源;②有一定时间特性,可用于时间分析;③输出电熔上取积分电压信号,可做射线能量测量。
12、核辐射探测器的性能:探测效率:探测器测到的粒子数与此时实际入射到探测器中的该种粒子总数的比值。
输出幅度:由平均电离能和入射离子能量决定。
第一章、探测器信号与前置放大器1§1、核辐射探测器概述•核电子学研究的是如何处理和分析核辐射探测器给出的电信号,因此必须首先对核辐射探测器的输出信号有所了解–一系列幅度大小不一,波形不尽一致、前后间隔疏密不匀出现的时间随机分布的电荷或电流脉冲–是由入射粒子的性质和探测器的响应所决定的,根据这些脉冲及相关参数,可以得到有关核辐射和粒子的信息2脉冲及相关参数•脉冲所携带的电荷量–电荷量的大小与入射粒子的能量(能量损耗)成正比–若输出电流脉冲,其面积代表电荷量,所以将该脉冲送到电容上累积电荷,电容上的输出电压幅度代表电荷量,其大小分布就能反映入射粒子的能谱•脉冲出现的准确时刻–由该时刻可以确定粒子入射探测器的准确时刻。
–当使用2个以上探测器时,可以确定入射粒子在时间上的相互关系,从而测定脉冲时间间隔上的分布,即时间谱•单位时间内平均出现的脉冲数–和单位时间内平均入射的粒子数成正比,可以反映入射粒子的强度,从它的变化也可测量粒子的寿命。
•脉冲的形状–有些探测器输出脉冲波形的某些参数,如上升时间和入射粒子的类型有关,通过对这种波形参数的测量,可以识别入射粒子的类型,如分辨n、γ、p、d或其他粒子•对信号脉冲幅度、时间、波形、数目等参数的获取、处理和分析,可以获得粒子的动量、能量、电荷量、质量、时间和空间关系等各种性质,从而为识别粒子,研究其运动性质,为探讨其内在规律提供实验依据3•核辐射与物质的相互作用;–电离、激发、光电效应•能量Æ电荷;–核辐射粒子通过介质时沉积部分或全部能量产正、负电荷对。
•收集电荷,形成电信号;•测量电信号,可获得核辐射粒子所携带的信息。
4统计特性•核辐射测量中,最基本的特点是它的统计特性•在核辐射探测器中,射线和物质相互作用所产生的电离、激发、光电转换和倍增过程都是随机的,且核衰变也是以一定的概率性来表现的•对微观过程的研究,必须对大量事物的统计规律作出相应的处理和分析。
《核电子学》重点内容
第二章:信号和噪声的分析方法
1.傅氏变换法计算电路的冲击响应和频率响应;
2.拉氏变换法计算电路冲击响应和频率响应;极零、点分布对系统的影响;
第三章:核电子学中的噪声
1. 噪声的分类;
2. 系统噪声的表示方法
第四章:前置放大器
1. 电荷灵敏前置放大器的工作原理、噪声来源及主要特性
2. 电荷灵敏前置放大器输出幅度、噪声均方值及信噪比计算;
第五章:滤波成形
1. 最佳滤波器、匹配滤波器、白化滤波器的概念
2. 电荷灵敏前放后接的最佳滤波器;
3. 极-零相消原理;
4. 成形电路引起信号畸变种类
第六章:谱仪放大器
1. 谱仪放大器的结构和各部分的作用
2.谱仪放大器的主要技术指标的意义;提高指标的方法
第七章:时变与非线性电路
1.模拟展宽器、数字展宽器工作原理及应用
2. 基线恢复器的工作原理;掌握CR基线恢复器、CD基线恢复器和
CDD基线恢复器的结构、原理和实际电路
第八章:幅度信息的甄别
1. 单道的结构和工作原理、电路分析及应用;
第九章:时间信息的获取与处理
1. 几种时检电路的原理、特点;
2. 符合测量的原理及应用;
2. 时-幅变换和时-数变换的原理、结构和性能。
第十章:谱仪模数变换器
1. ADC的技术指标(道宽、道数、变换系数等);
2. 线性放电法ADC的原理及电路分析
3. 影响ADC技术指标的主要因素
4. ADC的参数调节;
第十一章:技术设备
1.定标器的工作方式及指标
第十二章:多道分析器
1. 多道分析器的幅度分析、时间分析的原理及应用。