一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置及补偿方法与流程

1.本发明属于核信号测量技术领域，尤其涉及一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置及补偿方法。


背景技术：

2.射线粒子被核探测器捕获后，粒子能量会转换为一定电量的电荷脉冲，该电荷脉冲电量和射线能量成正比。传统方法是把探测信号送放大电路进行放大，通过比较器电路甄别掉电气噪声，送计数电路统计计数强度，这种方法，没有射线粒子能量信息，在剂量当量(率)测量时，无法进行能量响应补偿；另外也有采用模数转换器来采集脉冲的峰顶的度的能谱测量方法来获取核脉冲的能量信息，但该方法电子学规模大、电路复杂，功耗高。


技术实现要素：

3.本发明提供一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置及补偿方法，用于至少解决上述技术问题之一。
4.一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置，包括：积分放大电路，用于将核探测器输出的电荷脉冲放大转换为电压脉冲，所述积分放大电路由运算放大器、反馈网络组成，所述反馈网络由积分电阻和放电电阻并联组成；阈值甄别电路，用于甄别去除所述积分放大电路输出的噪声，并将所述积分放大电路输出的电压信号与阈值电压相比较，并根据比较结果翻转所述阈值甄别电路的输出状态；脉冲数字化电路，用于将所述阈值甄别电路输出的负脉冲转换为n个周期为ts的方波脉冲，所述脉冲数字化电路由与门或与非门组成；计数电路，用于记录所述阈值甄别电路输出的负脉冲数量；计时电路，用于记录负脉冲的宽度，其中，计算所述负脉冲的宽度的表达式为：tw＝n
×
ts，其中，ts为方波脉冲，n为周期数。
5.在本发明的一些实施方式中，所述将所述积分放大电路输出的电压信号与阈值电压相比较，并根据比较结果翻转所述阈值甄别电路的输出状态，包括：若所述积分放大电路输出的电压信号大于阈值电压，则所述阈值甄别电路输出状态为低电平状态；若所述积分放大电路输出的电压信号不大于阈值电压，则所述阈值甄别电路输出状态为高电平状态。
6.在本发明的一些实施方式中，其中，所述脉冲数字化电路为或门，所述或门的一个输入端接所述阈值甄别电路，所述或门的另一个输入端接时钟脉冲，所述或门的输出端接所述计时电路。
7.在本发明的一些实施方式中，所述时钟脉冲为方波脉冲。
8.在本发明的一些实施方式中，所述计数电路与所述阈值甄别电路电连接。
9.本发明还提供一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量补偿方法，包括：s1、处理核脉冲信号，在核脉冲过阈值后产生一负脉冲电压信号；s2、将所述负脉冲电压信号的一路传输至计数器电路中进行计数，所述负脉冲电压信号的另一路传输至脉冲数字化电路中转换为n个周期为ts的方波脉冲；s3、将为n个周期为ts的方波脉冲传输至计时电路中进行计时，并转换为负脉冲的宽度；s4、记录单位时间的核脉冲数n与总脉冲负电平时间tw，并计算出平
均脉冲宽度t＝tw/n；s5、通过辐射标准场，获得不同能量射线的平均脉冲宽度，并建立平均脉冲宽度以及能量的能量响应校准因子表；s6、在实际测量某一能量信息时通过所测的脉冲宽度，查表获得与能量信息相关联的能量响应校准因子；s7、通过计数率计算出剂量率再乘以能量响应校准因子，实现能量响应补偿。
10.本技术的基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置及补偿方法，采用直接测量放大器输出平均脉冲宽度方式，相比现有通过高阻门控制电容恒流放电时间的方式电路更为简单，能区分不同能量射线平均脉宽，进行剂量率测量能量补偿。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为本发明一实施例提供的一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置的电路图；
13.图2为本发明一实施例提供的一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量补偿方法的流程图。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.请参阅图1，其示出了本技术的一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量测量装置的电路图。
16.如图1所示，积分放大电路1，将核探测器输出的电荷脉冲放大转换为具有一定宽度的电压脉冲，积分放大电路1由运算放大器、反馈网络组成，反馈网络由积分电阻和放电电阻并联组成；阈值甄别电路2，用于甄别掉积分放大电路输出的噪声，将积分放大器1输出的电压信号与阈值电压相比较，阈值甄别电路2平时为高电平，积分放大电路1输出信号超过阈值时，阈值甄别电路2输出零电位脉冲，该脉冲一路接脉冲数字化电路3，一路接计数电路4，阈值甄别电路2由比较器组成；脉冲数字化电路3，用于将阈值甄别电路2输出的负脉冲转换为n个周期为ts的方波脉冲，该方波脉冲送计时电路5转换为脉冲宽度，其中，计算脉冲宽度的表达式为：tw＝n
×
ts，ts为方波脉冲，n为周期数，脉冲数字化电路3由与门或与非门组成。
17.综上，本技术的方法，采用直接测量放大器输出平均脉冲宽度方式，相比现有通过高阻门控制电容恒流放电时间的方式电路更为简单，能区分不同能量射线平均脉宽，进行剂量率测量能量补偿。
18.请参阅图2，其示出了本技术的一种基于脉冲平均宽度的核脉冲能量补偿方法的流程图。
19.如图2所示，基于脉冲平均宽度的核脉冲能量补偿方法，包括：
20.s1、处理核脉冲信号，在核脉冲过阈值后产生一负脉冲电压信号；
21.s2、将所述负脉冲电压信号的一路传输至计数器电路中进行计数，所述负脉冲电压信号的另一路传输至脉冲数字化电路中转换为n个周期为ts的方波脉冲；
22.s3、将为n个周期为ts的方波脉冲传输至计时电路中进行计时，并转换为负脉冲的宽度；
23.s4、记录单位时间的核脉冲数n与总脉冲负电平时间tw，并计算出平均脉冲宽度t＝tw/n；
24.s5、通过辐射标准场，获得不同能量射线的平均脉冲宽度，并建立平均脉冲宽度以及能量的能量响应校准因子表；例如，某尺寸nai采用3mm打孔铅过滤低能后获得能量补偿对照表：
[0025][0026]
s6、在实际测量某一能量信息时通过所测的脉冲宽度，查表获得与能量信息相关联的能量响应校准因子；
[0027]
s7、通过计数率计算出剂量率再乘以能量响应校准因子，实现能量响应补偿。
[0028]
在本发明一实施例中，探测器收到1个伽马射线，比较器输出1个负脉冲，称为1个计数，单位时间(秒)内记录到的伽马射线个数/负脉冲个数称为计数率(n)，用单位s-1
，辐射剂量率d(单位sv/h)与计数率成正比，计算转换公式如下：
[0029]
h＝k
×
η
×
n/(1-n
×
τ)，
[0030]
式中，η为探测器针对cs-131 662kev能量的探测效率，n为计数率，τ为死时间(单位s)，常数，k为能量响应校准因子，能量响应校准因子通过测量到的平均脉冲宽度查表(查表插值)法获得。
[0031]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。