[发明专利]一种基于α粒子事件读出的数字反符合HPGe谱仪系统

说明书

本发明公开了一种基于α粒子事件读出的数字反符合HPGe谱仪系统，包括：数字反符合判别器、HPGe谱仪板卡、数据传输及控制系统、PC上位机和多路高低压电源；数字反符合判别器能够测得输入信号的时刻信息；HPGe谱仪板卡实现HPGe探测器的粒子事件信息的提取。数据传输及控制系统用于将数字反符合判别器测得的粒子时刻信息及HPGe谱仪板卡测得的粒子信息进行处理；PC上位机接收数据传输及控制系统发送的粒子事件数据包，并进行解析；多路高低压电源用于供电。本发明的优点在于：克服了仅能实现单一能谱采集的缺点；通过数字反符合判别器实现符合/反符合信号的数字方式触发，能精确设置符合测量时间，能实现复杂核辐射测量；完整还原反符合测量过程。

技术领域

本发明涉及α粒子测量技术领域，特别涉及一种基于α粒子事件读出的数字反符合HPGe谱仪系统。

背景技术

目前α谱仪已广泛应用于辐射防护、国防军事、商品检测、食品卫生、农业科学、地质勘探等领域，因此如何高效准确的对α粒子进行测量成为当前研究的热点。由于有些放射性核素在发生α衰变的同时会伴随放出γ射线，而有些放射性核素则不会伴随放出γ射线，若这两种α衰变产生的α粒子能量接近时，单纯测量α粒子能量无法有效甄别不同的放射性核素，因此可通过同步测量α衰变释放出的γ射线及其能谱，则可以精确的测定出两种放射性核素，且能够获得放射性核素的衰变纲图。

自20世纪50年代以来，核辐射探测器取得快速发展，其中高纯度的锗单晶制备工艺和大体积的碘化钠(NaI)等闪烁体的制备工艺得到大幅提升，因此基于上述高纯锗(HPGe)探测器和碘化钠(NaI)探测器的反符合测量系统被应用于核物理、核工程以及环境监测等领域。

现阶段，随着高速数字时钟芯片、高速模数转换芯片以及高性能的现场可编程逻辑门阵列等技术取得飞速发展，基于上述技术的数字化α反符合测量系统的实现得到了保障。

传统基于硬件反符合测量的谱仪系统，仅能实现符合/反符合门控信号触发，实现单一能谱采集，无法准确获知每次符合事件的发生时间，无法完整记录符合事件发生过程，无法实现符合时间定位，无法完整还原α粒子原始能谱及反符合能谱，无法实现离线条件多模式重现的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于α粒子事件读出的数字反符合HPGe谱仪系统，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于α粒子事件读出的数字反符合HPGe谱仪系统，包括：数字反符合判别器、HPGe谱仪板卡、数据传输及控制系统、PC上位机和多路高低压电源；HPGe谱仪系统支持反符合\符合探测器信号输入与HPGe探测器信号输入。

所述数字反符合判别器能够测得符合探测器输入信号的时刻信息，是实现反符合测量的关键电路；

所述HPGe谱仪板卡实现HPGe探测器的粒子事件信息的提取。

所述数据传输及控制系统用于将数字反符合判别器测得的粒子时刻信息及HPGe谱仪板卡测得的粒子信息进行处理；

所述PC上位机能够接收数据传输及控制系统发送的粒子事件数据包，并对该数据包进行解析，在上位机中通过数字算法实现α反符合测量功能；上位机还能够完整收录α粒子的事件信息，在离线条件下调用测量数据，对测量过程进行重现；还能够根据不同测量要求自定义符合测量判断条件，实现最优测量效果。

所述多路高低压电源用于给数字反符合判别器和数据传输及控制系统供电。

进一步地，数字反符合判别器包括：数字式时间数字转换(TDC)模块和多路时钟同步器，数字式时间数字转换模块还包括数字式恒比定时器(以下简称DCFD)，数字反符合判别器基于现场可编程门阵列(以下简称为FPGA)设计时间戳和DCFD实现低抖动的时间信号触发，完成α粒子符合事件甄别。