[发明专利]数字化多路符合测量放射性氙装置

说明书

本发明涉及放射性气体分析领域，为数字化多路符合测量放射性氙装置，包括Si‑PIN探测器、PIPS探测器、密闭的气体测量室、前置放大器、前端电路、高速数字化脉冲采集器（ADC）、高性能现场可编程逻辑门阵列（FPGA）、STM32单片机（MCU）、PC机、能谱数据处理上位机软件、SPI总线、CAN总线、USB等部件。本发明可实现放射性氙同位素CE‑X级联事件的符合测量，具备降低环境本底干扰的功能。

技术领域

本发明涉及放射性气体分析领域，满足放射性氙同位素测量系统灵敏度高、体积小、重量轻的需求。

背景技术

放射性氙同位素监测技术可直接、有效的作为核活动及辐射安全监测领域，对于可疑核试验事件性质判定、核设施周边放射性环境影响评价、核应急监测具有重要的意义。

放射性氙同位素测量可选用正比计数器、液体闪烁谱仪、HPGeγ谱仪或β-γ符合测量系统等。其中，正比计数器和液体闪烁谱仪只能进行总β测量，很难对放射性氙同位素进行分析。HPGeγ谱仪和β-γ符合测量系统，在使用时需安装厚重屏蔽体抑制本底干扰，导致系统体积、重量较大，保障条件要求高，不适宜于现场测量。本专利采用数字化多路符合测量技术，能够简化系统核电子学线路的复杂程度，降低环境本底对测量的干扰，在保证测量灵敏度的同时，极大程度缩小放射性氙同位素测量系统的体积与重量，实现放射性氙同位素测量系统的数字化、小型化，使其能够同时满足实验室及野外环境下对放射性氙同位素的实时分析需求。

文献对比分析表明，国内与该发明相同结构的装置研究及生产厂家未见文献报道。

发明内容

本发明包括Si-PIN探测器、PIPS探测器、密闭的气体测量室、前置放大器、前端电路、高速数字化脉冲采集器、高性能现场可编程逻辑门阵列、STM32单片机、PC机、能谱数据处理上位机软件、SPI总线、CAN总线、USB；利用放射性氙同位素发射的内转换电子与X射线级联事件的衰变特性，采用新型Si-PINX射线探测器，与PIPS电子探测器以及相关电子学电路和配套软件，构建数字化多路符合测量系统，其实施的方法为：(1)每路探测器前放输出信号，均先经过信号调理电路—CR滤波、电压跟随及三级线性放大，对信号进行获取、增强驱动能力、放大；(2)利用高速高速数字化脉冲采集器及匹配的电路对调理后的核脉冲信号进行数字化采集；(3)利用高性能现场可编程逻辑门阵列实现对数字化脉冲信号进行滤波成形、抗堆积处理、符合时间与幅度甄别功能；(4)采用STM32单片机控制单元建立数字信号处理模块与上位机软件间的通信，其中，高性能现场可编程逻辑门阵列与STM32单片机之间由SPI总线通信，STM32单片机与上位机软件由USB接口通信；(5)由C#语言开发符合能谱数据统计与处理的上位机软件通过STM32单片机控制数字信号处理单元的采集的启动/停止、传输、设置符合时间与幅度窗口参数的处理。

本发明为一种数字化多路符合测量放射性氙装置，包括Si-PIN探测器、PIPS探测器、密闭的气体测量室、前置放大器、前端电路、高速数字化脉冲采集器(ADC)、高性能现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、STM32单片机(MCU)、PC机、能谱数据处理上位机软件、SPI总线、CAN总线、USB等部件。该装置功能框图如图1。

该装置利用放射性氙同位素发射的内转换电子(CE)与X射线级联事件的衰变特性，采用新型Si-PINX射线探测器，与PIPS(离子注入型硅探测器)电子探测器，以及相关电子学电路和配套软件，构建数字化多路符合测量系统，实现放射性氙同位素活度浓度测量。