[发明专利]一种航空伽玛能谱仪器及放射性地球物理探测方法

说明书

本发明公开一种航空伽玛能谱仪器及放射性地球物理探测方法，沿光电信号传输方向依次设置的探测器、脉冲信号放大电路、A/D数字采集电路、FPGA硬件电路、脉冲信号分析处理模块和全谱数据显示模块；通过探测器生成电流信号脉冲；脉冲信号放大电路将生成的电流信号脉冲转换为电压脉冲信号；A/D数字采集电路采集转换后的电压脉冲信号并交替输出，并根据电信号脉冲溢出检测宇宙射线；FPGA硬件电路提供时钟信号；脉冲信号分析处理模块根据时钟信号实时处理接收到的由A/D数字采集电路交替输出的电压脉冲信号；全谱数据显示模块显示和记录采集到的全谱数据。能够在计算机界面显示中实时显示和记录所采集到的全谱数据，并能够对宇宙射线道计数进行准确计数和识别。

技术领域

本发明涉及航空放射性地球物理探测技术领域，具体涉及一种航空伽玛能谱仪器及放射性地球物理探测方法。

背景技术

在航空放射性地球物理探测技术领域中，我国航空伽玛射线能谱测量技术经过几十年的技术发展，从当初的只能进行4道(钾，铀，钍，总道)模拟能谱窗数据测量，逐步发展到具有放射性能谱256道数字化测量技术的先进水平，当前更是达到了具有国际先进水平的航空放射性1024道能谱分析测量的新高度。航空放射性伽玛能谱测量主要是利用晶体探测器接收放射性元素发出的伽玛射线粒子，对伽玛能谱射线产生的电信号进行提取和数据分析，具体为：将自然界中放射性元素发出的0-3MeV能量的伽玛能谱射线进行数据采集并进行快速数字化分析处理。

一些型号的航空伽玛能谱仪，在测量到伽玛射线能量比较高的放射性元素异常点时，例如：放射性元素钍异常区域，伴随着能量窗计数数据的增加，宇宙射线道也会发生不同程度的计数增加现象，使宇宙射线道计数发生较大的偏差。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种航空伽玛能谱仪器，来解决现有技术中存在的宇宙射线道计数发生较大的偏差的技术问题。

基于上述目的，在本申请的第一个方面，提供了一种航空伽玛能谱仪器，包括：

沿光电信号传输方向依次设置的探测器、脉冲信号放大电路、A/D数字采集电路、FPGA硬件电路、脉冲信号分析处理模块和全谱数据显示模块；

所述探测器用于接收入射伽玛射线，产生激发电子，进而生成光电子，经多次倍增放大，生成电流信号脉冲；

所述脉冲信号放大电路用于将生成的电流信号脉冲转换为电压脉冲信号；

所述A/D数字采集电路用于采集转换后的电压脉冲信号并交替输出，并根据电信号脉冲溢出检测宇宙射线；

所述FPGA硬件电路用于提供时钟信号；

所述脉冲信号分析处理模块用于根据所述时钟信号实时处理接收到的由所述A/D数字采集电路交替输出的电压脉冲信号；

所述全谱数据显示模块用于显示和记录采集到的全谱数据。

在一些实施例中，所述探测器包括NaI(Tl)晶体和光电倍增管，当伽玛射线照射进NaI(Tl)晶体时，在NaI(Tl)晶体中产生大量激发电子，发出荧光的激发电子产生的光子打到光电倍增管阴极产生光电子，经多次倍增放大，在阳极产生电荷电流信号脉冲。

在一些实施例中，还包括高压电源模块，用于向所述光电倍增管提供高压电源。

在一些实施例中，光子的电荷放大关系表示为：A＝δⁿ，其中δ为光电倍增管打拿极倍增系数，n为打拿极个数，光子电荷经阳极电容收集产生信号脉冲，脉冲信号幅度与入射的γ射线能量有线性关系；光电倍增管阳极输出信号由下列公式表示：

式中，τ_fl为NaI(Tl)晶体发光时间常数约为0.25uS；τ_α为充电时间常数；U₀为电荷完全被收集后最大电压幅度。