[发明专利]基于温度修正的高稳定小型γ探测系统及增益稳定方法

说明书

本发明公开了一种基于温度修正的高稳定性小型γ探测系统。在该系统中，采用数字温度传感器和绝热层配合测量探测器温度，提高不同环境温度速率下尤其温度突变时温度测量的准确性；依据所监测的温度变化实时调整FIR滤波器和成形参数，降低温度引起的噪声特性改变对能量分辨率的影响；直接在FPGA内运用脉冲幅度实时补偿技术实现了增益稳定模块，无需外部高压调节或放大器增益调节等措施，也避免了数字模拟转换器的使用，有效降低系统复杂度。本发明的数字信号处理技术同时实现能谱测量和增益稳定系统，且利用温度反馈法最优化系统噪声抑制参数，对于要求能工作在温度快速变化的环境中的小型化γ放射性监测设备，其具备很好的应用前景。

技术领域

本发明属于放射性环境监测领域，具体涉及一种小型γ探测系统及增益稳定方法。

技术背景

核能的发展给人类社会带来了巨大的经济效益，同时也面临着核安全保障的问题，加强放射性环境监测是推进核能安全发展的重要手段。而γ探测系统是一种重要的关键设备，获取能谱后可用于核素的活度分析、种类分析及含量分析等，进行放射性水平评估，核事故预警与应急核事故演化判断和保障人员的安全等方面发挥重要作用。

对比普通光电倍增管，在闪烁体探测器中使用硅光电倍增管具备高增益、对磁场不敏感、体积和质量小等优点，且与CsI(T1)闪烁体能形成良好的光谱匹配，然而环境温度变化会导致硅光电倍增管增益产生较大变化，导致能谱漂移及能量分辨率变差，严重干扰放射性分析工作。采用高压调节方式来稳定探测器的增益，则需要配合高精度可调高压电源和高精度数字模拟转换器等硬件，大大增加了γ探测系统的设计复杂度和成本，也不利于γ探测系统的小型化。

此外，多道分析系统是实现成形算法、基线恢复和堆积拒绝等核心功能关键，传统模拟多道分析系统在系统集成度、稳定性和数据处理能力等方面越来越无法满足要求。温度变化会带来噪声特性的改变，如果使用固定的滤波器和脉冲成形参数，则无法满足高灵活性的脉冲处理，还会降低系统的滤波效果，使得噪声抑制能力降低，能量分辨率降低。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种设计复杂度低、集成度高、温度测量准确、噪声抑制能力强、能谱稳定性高的基于温度修正的高稳定小型γ探测系统，该系统使用温度反馈实现FIR滤波器和梯形成形参数实时调整，并直接在数字化多道分析器内实现增益稳定功能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

基于温度修正的高稳定小型γ探测系统，包括：含探测器和温度测量装置的探头、前置放大器、数字化多道分析器和显示与控制端，其中，所述探测器用于γ射线信号探测；

所述探测器、所述前置放大器、所述数字化多道分析器和所述显示与控制端依次连接，所述温度测量装置与所述数字化多道分析器连接。

进一步地，所述探测器包括：CsI(T1)闪烁体、铝箔屏蔽层和硅光电倍增管，所述铝箔屏蔽层使所述CsI(T1)闪烁体和所述硅光电倍增管相结合并避光；

所述温度测量装置为温度传感器；所述温度传感器与所述硅光电倍增管相连，测量所述硅光电倍增管的温度；

所述CsI(T1)闪烁体、所述硅光电倍增管和所述前置放大器依次连接。

进一步地，所述CsI(T1)闪烁体与所述硅光电倍增管光学耦合；所述温度传感器与所述硅光电倍增管背面的接触界面间用导热硅脂进行热耦合并用绝热层覆盖，所述温度传感器和所述硅光电倍增管的信号用细导线输出，以减小环境温度波动造成温度传感器与硅光电倍增管的温差，提高温度传感器对硅光电倍增管的温度测量准确性。

进一步地，所述数字化多道分析器包括：依次连接的信号调理模块、ADC采样模块、FPGA模块和通信控制器模块；

所述信号调理模块与所述前置放大器相连，所述通信控制器模块与所述显示与控制端相连，所述FPGA模块与所述温度传感器连接；