基于嵌入式 FPGA 的数字化便携式LaBr3(Ce)γ谱仪
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基于GAGG∶Ce晶体耦合SiPM的位置灵敏探测器的设计与评估刘毅;帅磊;张济鹏;梁秀佐;葛良全;王英杰;章志明【摘要】为满足当前γ相机对高分辨率、低成本、小型化探测器的需求,提出了采用硅光电倍增管(SiPM)耦合GAGG:Ce晶体阵列的方式代替传统的位置灵敏型光电倍增管(PSPMT)耦合晶体阵列的方式以构成新型γ相机探测器,并设计了均匀电荷分配电路(SCDC)和阻抗电桥电路作为探测器的读出电路,同时设计了前沿定时电路作为数据采集触发电路.实验结果表明:当温度为25℃、探测器供电电压为28.5V 时,该探测器在511 keV射线的激发下,散点图的峰谷比高达3.84,对511 keV和662 keV射线的平均能量分辨率分别为10.63%和9.71%,具有较好的分辨性能.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)008【总页数】5页(P1487-1491)【关键词】GAGG∶Ce;SiPM;能量分辨率;探测器;γ相机【作者】刘毅;帅磊;张济鹏;梁秀佐;葛良全;王英杰;章志明【作者单位】成都理工大学核技术与自动化工程学院,四川成都610059;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049;成都理工大学核技术与自动化工程学院,四川成都610059;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049;中国科学院大学核科学与技术学院,北京 100049;中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TL821射线成像系统广泛应用于生物医学和辐射环境监测等领域[1-2]。
基于LabVIEW光谱分析仪控制程序的设计及实现张美芹;王冠军;安永泉;丁俊榕;谷瑾瑜;王志斌;王高;桂志国【摘要】为了对光谱分析仪采集的光谱数据进行实时、准确、有效的导出及处理,应用LabVIEW图形化编程语言对日本Advantest公司Q8344A型光谱仪进行了控制程序设计,结合硬件形成了一套光谱自动测试系统,该系统不仅测试自动化程度高,测量范围宽,具有很强的数据处理功能,而且能根据测试对象不同的需求改变测量方案.结合C+L波段的ASE光源,对波长范围在1520μm~1610μm的光谱图像进行了分析,验证了程序的可行性.实验结果表明,该系统为光谱分析仪的实验操作提供了一个新的途径.%In order to get the real-time,accurate and effective export and processing of the spectral data collected by the spectrum analyzer,the control program of Q8344A spectrometer of Japan Advantest Company was designed by using LabVIEW graphical programminglanguage,combined with the hardware to form a spectrum of automatic test system. The system is with high automation,wide measuring range and powerful function for data processing,and it can alter measuring plan by the different requests of measuring bined with the C+L-band ASE source,the spectral image acquisition of the wavelength range from 1520μm to 1610μm was carried out to verify the feasibil-ity of the program. The experimental results show that the system provides a new way for the experimental operation of the spectrum analyzer.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)006【总页数】6页(P1561-1566)【关键词】数据采集;光谱分析;LabVIEW;控制程序设计;宽谱光源【作者】张美芹;王冠军;安永泉;丁俊榕;谷瑾瑜;王志斌;王高;桂志国【作者单位】山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051;山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP274.2光谱仪也称为分光仪,是一种能够将成分复杂的光按波长的长短分离成不同光谱线的科学仪器,随着电子电工技术、虚拟仪器技术以及软件信息技术的不断发展与更新,光谱仪的发展也在进行着历史性的变革[1],而光谱分析仪(OSA)是光谱分析中必不可少的仪器,对于通信工程和光电子专业的学生来说,光纤通信和光无源器件两门课程都要涉及到光谱分析内容,掌握OSA的原理和使用技术非常必要。
第 22卷第 11期2023年 11月Vol.22 No.11Nov.2023软件导刊Software Guide多通道拉曼光谱仪的主控系统设计胡翰文,薛萌,郭汉明(上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093)摘要:根据532 nm、633 nm、785 nm和1 064 nm 4种波长激光照射到物质上的拉曼光谱采集需求,设计了四通道拉曼光谱仪的主控系统。
该系统采用Hamamatsu公司的S11511-1106型面阵CCD和G14237-512WA型线阵铟镓砷图像传感器作为光电转换器;将STM32F407作为控制芯片,实现四通道图像传感器、四通道激光器和四通道电机的控制;利用FPGA实现图像传感器的驱动、A/D模数转换以及光谱数据采集;通过串口将数据传输到电脑端上位机显示。
经实验测试,上位机端光谱信号显示准确,可以实现光谱的单次或连续采集;影响光谱成像的电压误差稳定在1.5%以内,纹波系数控制在2%以内。
该系统实现了四通道光谱数据采集和传输,可以拓展到其他像元器件设计中,具有一定应用价值。
关键词:STM32;FPGA;CCD;铟镓砷图像传感器;多通道光谱仪DOI:10.11907/rjdk.222351开放科学(资源服务)标识码(OSID):中图分类号:TP319 文献标识码:A文章编号:1672-7800(2023)011-0155-06Design of Main Control System for Multi-Channel Raman SpectrometerHU Hanwen, XUE Meng, GUO Hanming(School of Optical-Electrical and Computer Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)Abstract:The main control system of the four-channel Raman spectrometer was designed according to the requirement of the acquisition of the material Raman spectrum irradiated by the laser at 532 nm, 633 nm, 785 nm and 1 064 nm. In this system, S11511-1106 planar array CCD and G14237-512WA linear array indium gallium arsenic image sensor of Hamamatsu company are used as photoelectric converters. STM32F407 is used as the control chip to realize the control of four-channel image sensor, four-channel laser and four-channel motor. FPGA is used to drive the image sensor, A/D analog-to-digital conversion and spectral data acquisition. The data is transmitted to the upper comput‑er through the serial port for display. The experiment shows that the spectral signal of the upper computer is accurate, and the single or continu‑ous acquisition of the spectrum can be realized. The voltage error affecting spectral imaging is stable within 1.5%, and the ripple coefficient is controlled within 2%. The system realizes the acquisition and transmission of four-channel spectral data, which can be extended to the design of other image components and has certain application value.Key Words:STM32; FPGA; CCD; indium gallium arsenic image sensor; multi-channel spectrometer0 引言拉曼光谱由光照射到物质上散射而形成,能够反映出物质的独特信息[1]。
固定式环境γ谱仪量值溯源方法赵超;宋家斑;张瑜;何林锋;唐方东【摘要】对一台类似于固定式环境γ谱仪的自主研发NaI(Tl)γ谱仪开展基本性能测试实验.其本底计数率约为(647.1±0.4)s-1(k=1),远大于JJG 417-2006《γ谱仪》检定规程要求的8 s-1.在该本底计数率下,γ谱仪无法完成JJG 417-2006提出的刻度源、活度检测项目中放射性样品的测量.这表明JJG 417-2006不适用于固定式环境γ能谱仪.针对此问题,依据固定式环境γ谱仪使用环境、监测对象及技术指标,对其新的量值溯源方法进行了探讨.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】4页(P9-12)【关键词】固定式环境γ谱仪;NaI(Tl)谱仪;量值溯源【作者】赵超;宋家斑;张瑜;何林锋;唐方东【作者单位】上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院;复旦大学放射医学研究所;环境保护部辐射环境监测技术中心;上海市计量测试技术研究院;上海市计量测试技术研究院【正文语种】中文固定式环境γ谱仪主要应用于全国辐射环境监测网络以及核电站外围辐射环境监测,遍布全国各大城市与各核电站外围[1]。
固定式环境γ谱仪不仅能给出周围环境γ射线辐射水平,而且可以根据其监测能谱确定周围环境中放射性核素的种类,实时连续地监控环境γ辐射变化情况,是我国核与辐射安全监管的重要组成部分。
随着我国环境辐射监测网络的建设,大量固定式环境γ谱仪被投入使用[2],这些设备的技术性能与测量结果需要可靠的量值溯源加以保证。
目前固定式环境γ谱仪采用的探测器主要有NaI(Tl)探测器与LaBr3(Ce)探测器两种类型[3-4],其中NaI(Tl)探测器因价格较为低廉更为普及,而LaBr3(Ce)在能量分辨力、探测效率等方面的性能优于NaI(Tl)探测器[5]。
JJG 417-2006 《γ谱仪》是针对于γ谱仪的计量检定规程[6]制定的检定方法,适用于实验室内工作的低本底γ谱仪,并未考虑环境监测用γ谱仪。
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该测量仪包括数字式移相信号发生器和相位测量仪两部分,分别完成移相信号的发生及其频率、相位差的预置及数字显示、发生信号的移相以及移相后信号相位差和频率的测量与显示几个功能。
其中数字式移相信号发生器可以产生预置频率的正弦信号,也可产生预置相位差的两路同频正弦信号,并能显示预置频率或相位差值;相位测量仪能测量移相信号的频率、相位差的测量和显示。
两个部分均采用基于FPGA的数字技术实现,使得该系统具有抗干扰能力强, 可靠性好等优点。
关键词:现场可编程门阵列(FPGA)数字式相位测量仪Abstrct:The paper deals with designing of a low frequency phasemeasurement system based on FPGA technology. This phase measurement system includes two modules---a signal generator and a phase measurementsubsystem. Its signal generator module can generate a sin wave withpreconcerted frequency and two waves with preconcerted phase difference. It can continuously change signal phases through phase shifting. And its phase measurement subsystem has functions of measuring signal phase andphase difference of two signals. All of its three modules adopt digitaltechnology base on FPGA. This system is characteristic of its strongantijamming performance and fine stability.Key words:FPGA/Digital/Phase measurement system目录0 引言 (3)1 系统设计1.1设计要求 (3)1.2 方案比较 (4)1.2.1相位测量仪方案 (4)1.2.2移相网络方案 (4)1.2.3正弦波信号发生器方案 (5)1.2.4频率测量方案 (5)1.2.5幅度控制方案 (6)1.2.6滤波选择方案 (6)1.2.7显示界面方案 (7)1.3方案论证 (7)1.3.1总体思路 (7)1.3.2设计方案 (7)2单元电路设计2.1相位测量仪 (7)2.1.1原理方框图 (7)2.1.2相位测量原理 (8)2.1.4电路图分析………………………………………………………………………………2.2数字式移相信号发生器 (10)2.2.1 数字移相原理 (10)2.2.2正弦波信号发生 (10)3 软件设计3.1用VHDL编写程序…………………………………………………………………………123.2 程序流程 (12)3.2.1 等精度频率测量的实现 (12)3.3程序清单仿真 (13)4 系统测试……………………………………………………………………………………145 结论…………………………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………17 附录 (17)0.引言同频率正弦信号间的相位差测量在电工技术、工业自动化、智能控制及通讯、电子等许多领域都有着广泛的应用,如电工领域中的电机功角测试,介质材料损耗角的确定等。