[发明专利]一种基于MOS管的辐射探测器信号处理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于MOS管的辐射探测器信号处理系统及方法，系统包括：供电发生模块、模拟信号处理模块和数字信号采集处理模块，供电发生模块提供了一种新的供电方法，将正电压转换为负电压为光电倍增管倍增电极的最后一级DY8供电；模拟信号处理模块将负电流脉冲信号转换为电压差信号；数字信号采集处理模块采集模拟信号处理模块信号并转为数字信号进行甄别处理。本发明解决了正高压供电方式中为了将正高压与探测器输出信号分离所采用的耦合电容带来的噪声，同时解决了传统核电子电路中弹道亏损，基线偏移以及复杂的信号处理引入噪声的问题。

技术领域

本发明涉及核电子学技术领域，特别是涉及一种基于MOS管的辐射探测器信号处理系统及方法。

背景技术

目前，微电子技术在核电子学领域的应用，特别是ASIC技术的应用，使得核电子学技术也进入一个新的阶段，即读出芯片化，所有的功能在一定制芯片内就能完全实现。核信号测量属于微弱信号检测的范畴，根据弗里斯公式，前置放大器作为核辐射测量系统的第一级放大器，其噪声性能决定了前端电子学的检测分辨率；也就是说，前置放大器的噪声大小直接决定了整个核辐射测量系统所能检测到信号的微弱程度。因此，低噪声的前置放大器是核电子学，尤其是前端核电子学的重要发展方向。此外，基于模拟信号处理的核电子学通常都是采用复杂的模拟电路来实现，随着数字信号处理技术和半导体技术的日益发展，也使得ADC技术发展迅速，其性能指标越来越优越，基于数字信号处理的核电子学开始提上日程。目前，基于现代数字信号处理的核电子学电路结构基本上采用是前端电子学系统(前置放大、极零相消、滤波成形、主放)+ADC架构。因此，低噪声的前端电子学系统和高速的数据采集是未来核电子学发展的两个方向。

经典的核电子电路中对信号的处理的过程主要包括前置放大器、谱仪放大器、多道分析器等，处理过程复杂，而且在处理过程中易引入噪声且无法避免弹道亏损问题图8中是经典核电子电路信号处理电路及相关过程的信号波形。

描述辐射传感器物理特性是产生电流源对时间的积分，产生的电荷正比于粒子进入探测器的能量，经典核电子电路在对电流源对时间的积分时通常会将电荷积类到一个积分电容上，同时采用一个很大的放电电阻对积累的电荷进行放电，但由于放电电阻的值很大且是固定的值，极有可能造成在很多射线同时进入探测材料时造成脉冲堆积，即只允许某一定频率的粒子脉冲的问题，且会造成弹道亏损等问题。

闪烁辐射探测器的工作原理是闪烁料料吸收辐射能量后发出光子，光电倍增管将光子转化为电子并且将该电子以一个常数因数倍增成大量的电子，从而辐射探测器输出一个电荷与辐射能量成正比的电流脉冲信号。经典的辐射探测器信号处理方法是在前置放大器处利用RC积分电路和放大电路对电流脉冲信号进行积分和放大，由于RC积分电路中的电阻会引入一个指数型放电系数，导致积分得到的电压信号波形有一个严重的拖尾，这个拖尾极有可能导致脉冲堆积，且不可避免造成弹道亏损等问题。因此经典的辐射探测器信号处理方法采用一系列的滤波整形电路修正电压信号波形，考虑到滤波整形电路易引入电子噪声，所以经典的辐射探测器信号处理系统的设计极其复杂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于MOS管的辐射探测器信号处理系统及方法，本发明解决了正高压供电方式中为了将正高压与探测器输出信号分离所采用的耦合电容带来的噪声，同时解决了传统核电子电路中弹道亏损，基线偏移以及复杂的信号处理引入噪声的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于MOS管的辐射探测器信号处理系统，包括：光电倍增管、供电发生模块、模拟信号处理模块和数字信号采集处理模块；

所述光电倍增管包括：光电倍增管的阴极K、光电倍增管的阳极P、倍增电极和分压电路；

所述供电发生模块包括：外部电源、第一稳压器、第二稳压器、第三稳压器、第四稳压器、升压电路、整形滤波电路、电源隔离模块；