核电子学复习资料.pdf
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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。
1、名词解释:核电子学:物理学、核科学与技术、电子科学与技术、计算机科学与技术等相结合而形成的一门交叉学科。
核辐射探测器: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。
核仪器:是指用于核辐射产生或测量的一类仪器的统称。
能量-电荷转换系数:设辐射粒子在探测器中损失的能量为E,探测器产生的电子电荷数为N,则N/E称为探测器的能量-电荷转换系数θ。
θ=N/E能量线性:定义:是指探测器产生的离子对数平均值和所需消耗的粒子能量之间的线性程度。
探测器的稳定性:探测器中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。
核电子学电路的稳定性:核电子学电路中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。
信噪比:信号幅度与噪声均方根值之比冲击函数:系统函数:H(s)=Uo(s)/Ui(s)极点:系统函数中使分母为零的点零点:系统函数中使分子为零的点有源滤波器:将RC积分网络接在放大器的反馈回路里,就构成有源积分电路,或称为有源滤波器。
积分谱:改变阈电压U T,测量到相应的大于U T的脉冲数N(U T),得到N(U T) - U T 分布曲线,得到的就是积分谱微分谱:从阈电压U Tn上的脉冲计数减去阈电压U Tn+1上的计数就可得到阈电压上间隔ΔU=U Tn-U Tn+1中的计数ΔN。
ΔN和U T的关系曲线,就是脉冲幅度分布曲线(微分谱)仪器谱:仪器实测得的能谱脉冲幅度分布谱:积分谱和微分谱道宽:Uw=Uu - U L > 0时间移动:输入脉冲的幅度和波形的变化引起定时电路输出脉冲定时时刻的移动时间晃动:系统的噪声和探测器信号的统计涨落引起的定时时刻的涨落时间漂移:元件老化、环境温度或电源电压变化(属于慢变化)引起的定时误差慢定时:μs量级的定时快定时:p s量级的定时(还有ns的说法)自然γ全谱:用仪器测得的,能量在及时keV-2.62MeV的自然γ仪器谱。
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。