[实用新型]一种用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号处理电路，尤其涉及大气颗粒物在线自动监测领域中的一种用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路。

背景技术

大气颗粒物在线自动监测仪主要有大气颗粒物切割器、动态加热系统（DHS）、主机、采样泵组成。其中探测器处理电路位于主机中，是整个测量系统的关键环节，探测器的应用设计同样至关重要。用于辐射强度探测的探测器有气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器，其中用盖革和弥勒名字命名的气体探测器，盖革—弥勒计数器简称G-M计数器。使用盖革-弥勒计数器时，工作电压要选取在坪上并且要死时间补偿，若同时有两个或两个以上粒子射来且时间间隔小于200us的话，G-M计数器就无法区分。闪烁计数器负载电阻上产生脉冲，其幅度一般为零点几伏到几伏，较盖革-弥勒计数管的输出脉冲的幅度为小。闪烁计数器的输出脉冲与入射粒子的能量成正比，它探测γ射线的效率在20%～30%以上，比盖革-弥勒计数管和离子室高很多； 它探测α、β射线的效率接近100%。 由于闪烁体中一次闪烁的持续时间很短, 所以最大计数率一般为10⁶～10⁸数量级。若输出采用电流法，则记录的辐射强度不受限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种设计精度高、稳定性好的用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路。

本实用新型采用的技术方案是：一种用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路，包括依次串联的光电倍增管、前置放大电路、甄别电路、触发器电路和微处理器；所述的光电倍增管的阳极连接前置放大电路，光电倍增管的阴极接地，光电倍增管的DY倍增极连接高压模块；所述的高压模块串联若干电阻。

光电倍增管的阳极输出很小的电流信号，且混杂有暗电流、宇宙线等干扰信号。因此，电路通过逐级放大，同时通过甄别电路来对有用信号进行区分，从而得到一串合适的脉冲信号。当探测器微弱的电流信号输入到前置放大电路的输入端时，前置电路通过采样电阻进行数量级的放大，该输出信号为杂乱的脉冲信号，其经过甄别电路中的比较器进行甄别。比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。由于正反馈作用，这种比较器的门限电压是随输出电压V₁的变化而变化。在实际电路中为了满足负载的需要，通常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的V_0h和V_0l。根据迟滞比较器及电压传输特性，V_p=[R₄*V₀/(R₄+R₅)]+[R₄*V_i/（R₄+R₅）]，电路翻转时V_n≈V_p=0                                                V_i=V_th=-R₄*V₀/R₅，V₁输出的幅度为3.6V正向TTL信号，若直接用微处理器的I/O直接采集计数，则计数值会逐渐衰减同样也无法测量，因此关键在于设置好匹配电路的阻抗参数，本实用新型选择的匹配电阻为1KΩ。微处理器通过I/O对处理过的信号进行采集计数。

作为本实用新型的进一步改进，所述的前置放大电路的采样电阻阻值为1MΩ；所述的触发器电路的脉冲幅值范围为0～5V。

本实用新型采用的有益效果是：本实用新型提供一种设计精度高、稳定性好的用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路，可进一步提高大气颗粒物检测精度。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图2为本实用新型电路图。

图中所示：1  光电倍增管，2  前置放大电路，3  甄别电路，4  触发器电路，5  微处理器，6  高压模块，7  运算放大器AD620，8  比较器LM331，9  RS触发器MC14106。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本实用新型做进一步的说明。

一种用于闪烁体探测器的高精度光电倍增管信号处理电路，包括依次串联的光电倍增管1、前置放大电路2、甄别电路3、触发器电路4和微处理器5；所述的光电倍增管1的阳极连接前置放大电路2，阴极接地，DY倍增极连接高压模块6；所述的高压模块6串联若干电阻；所述的前置放大电路2采样电阻阻值为1MΩ；所述的触发器电路的脉冲幅值范围为0～5V。

光电倍增管输出信号PMT接入AD620运算放大器7反相输入端U₁，在反相输入端和输出端跨接精度为1‰的1MΩ电阻和15Pf电容，C₂和R₂分别取10⁵Pf和100Ω并联，一端接到U₁的正相输入端，另一端接地，输出电压V₀经过R₃接到LM331比较器8的反相输入端，在其正向端接参考电压，取比较器误差容限为DAC最小位模拟输出的一半，那么，其比较结果如下：若|u₀| >0.039 V，等效于输出高电平，否则等效于输出低电平，比较输出V₁为3.3V脉冲信号，经MC14106RS触发器9的匹配电阻接入其S端进而反向输出0～5V的脉冲到微处理器的I/O口进行计数。