核輻射常用儀器

1、第四章 常用地球物理儀器 第一節(jié):FD3013數(shù)字式輻射儀FD3013型數(shù)字式輻射儀采用了NaI（Tl）閃爍晶體CMOS電路，液晶顯示器件，是一種便攜式的輻射儀。儀器能根據(jù)放射的強(qiáng)弱自動(dòng)變換量程，保證了測(cè)量精度。簡(jiǎn)化了操作，儀器還設(shè)有讀數(shù)，計(jì)數(shù)益出射線強(qiáng)度異常和電池失效等四種音響報(bào)警，適用于放射性礦床普查?？碧?。放射性方法找水，以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等需要測(cè)定放射性強(qiáng)度的場(chǎng)合。4.1.1主要技術(shù)指標(biāo)1、 主要技術(shù)指標(biāo)（1） 探測(cè)器30mm×50mmNaI（T6）晶體（2） 靈敏度5cps/ppmeV（3） 能量閥40KeV（4） 量程100，100199、200ppm三檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換，利用益出點(diǎn)最

2、大能量可擴(kuò)展到30000ppm。（5） 顯示四位字十益出字（ppm，cpM或cps）。（6） 精度以置信度為95%時(shí)，一次讀數(shù)的約方差和非線形誤差之和表示： 255000ppm±5%500010000ppm±10%1000030000ppm±20%以“ppm”表示照射時(shí)間，精度同上。（7） 音響監(jiān)測(cè)最大延遲時(shí)間小于0.5s，報(bào)警閥550ppm連續(xù)可調(diào)。（8）功耗150mw（9） 用環(huán)境溫度為-10+50，相對(duì)溫度為98%（40）根據(jù)條件下仍然正常工作，其讀數(shù)相對(duì)誤差10%（10） 形尺寸715×225×75（mm）（11） 總重量約為1.6Kg

3、2、儀器的主要功能（1）量程 儀器共設(shè)置了1s、2s、4s、16s、64s五種測(cè)量時(shí)間，為了保證測(cè)量精度，儀器可根據(jù)放射性的強(qiáng)度自動(dòng)選擇2s、4s、16s中的某一測(cè)量時(shí)間（量程），并且讀數(shù)歸一化為ppmeV。60s時(shí)間訊號(hào)使用于如尋找地下水等底強(qiáng)度射線的測(cè)量，以cpm顯示。1s為監(jiān)測(cè)時(shí)間訊號(hào)，以ppm值顯示，主要是為了適應(yīng)放射性普查步行快速測(cè)量的要求的，并且可以監(jiān)測(cè)上述兩種測(cè)量的結(jié)果。（2） 液晶顯示 液晶屏上設(shè)有“”字符，表示總道測(cè)量。“ppm”、“cpm”、“cps”為測(cè)量單位。Ppm即ppmeV的簡(jiǎn)寫，也就是放射性元素含量單位U，為10-6。CPM為每分鐘脈沖數(shù)，CPS為每秒鐘的脈沖數(shù)。

4、 借助液晶上益出點(diǎn)“1”明暗的次數(shù)，可擴(kuò)大計(jì)數(shù)容量，通過標(biāo)定。利用ppm符號(hào)也可以給出微倫/小時(shí)（n值）。夜晶正下方有4個(gè)條形符號(hào)“1111”，用以顯示電池的使用情況，4條都亮表示電池電壓在2.5V以上，1條亮表示電壓在2.02.5之間，亮條消失，表示電池已失效必須立即更換。（3） 鳴器器蜂鳴器是儀器的音響報(bào)警器件。當(dāng)是讀數(shù)，益出，射線強(qiáng)度超過預(yù)定異常閥以及電池失效時(shí)報(bào)警射線變異常報(bào)警閥可由“BUZZ”旋鈕調(diào)整。（4） ppm和cpm測(cè)量ppm或cpm測(cè)量的選擇開關(guān)K3裝在數(shù)字屏下，通常置于ppm位置，如需進(jìn)于64s的低放射性強(qiáng)度測(cè)量時(shí)可置于cpm位置。（5） ppm標(biāo)定 ppm調(diào)整電位器K4

5、裝在儀器的版面上通過它微調(diào)儀器的測(cè)量時(shí)間來標(biāo)定儀器。具體標(biāo)定方法見有關(guān)部分。（6） 能量校正探管內(nèi)設(shè)有一只能量校正開關(guān)，用于在野外條件下校正儀器的能量閥。 低壓變換器把3V的電源電壓變?yōu)?6V（VDD）、9V的電壓，供給整機(jī)各個(gè)部分電路。 高壓變換器將低壓直流電變換為供給光電倍增管PTM的直流電壓，并加以穩(wěn)定。 探測(cè)器采用NaI（Tl）+PMT組成閃爍探測(cè)器，探測(cè)器輸出脈沖的計(jì)數(shù)率正比于射線強(qiáng)度或含量。 總量測(cè)量?jī)x器的能量閥定得比較底（40KeV）探測(cè)器輸出的相應(yīng)脈沖的幅度也比較低，故需要由脈沖放大器予以放大。 脈沖幅度甄別器將相當(dāng)于能量小于40KeV的脈沖訊號(hào)予以淘汰，確定了儀器積分測(cè)量的性

6、質(zhì)。 當(dāng)儀器進(jìn)行“CPM”測(cè)量時(shí)，甄別器輸出的脈沖直接經(jīng)計(jì)數(shù)選通門送到計(jì)數(shù)顯示電路，此時(shí)定時(shí)電路相應(yīng)的時(shí)間訊號(hào)為64s，當(dāng)儀器進(jìn)行“ppm”測(cè)量時(shí)，需要把每秒脈沖計(jì)數(shù)變換為與ppm值相同的脈沖數(shù)，此變換作用由CPSppm變換電路完成。由于儀器的靈敏度約為5cps/ppm，故該電路為與分頻器，這個(gè) 電路和測(cè)量時(shí)間相配合，可獲得比較準(zhǔn)確的CPSppm變換關(guān)系。 本儀器的各種時(shí)間訊號(hào)，有時(shí)基電路產(chǎn)生，時(shí)基電路又由啟動(dòng)電路啟動(dòng)。計(jì)數(shù)分頻器有2、4、16三種分頻比它和量程判別電路時(shí)差電路在時(shí)序控制電路的控制下完成儀器的歸一化操作，即自動(dòng)根據(jù)射線的強(qiáng)度選擇量程，并使計(jì)數(shù)結(jié)果歸一化。時(shí)序控制器是本機(jī)邏輯電路

7、的核心，它在操作人員介入的條件下，按部就班地分節(jié)拍得完成儀器規(guī)定的操作任務(wù)。它控制了時(shí)基電路、歸一化電路，計(jì)數(shù)選通門，使他們協(xié)調(diào)工作。計(jì)數(shù)選通門的輸出脈沖送往計(jì)數(shù)、鎖存，譯碼電路計(jì)數(shù)器的百位打向量程判別電路輸出控制訊號(hào)。液晶顯示器由四位數(shù)字和若干字符組成。數(shù)字顯示計(jì)數(shù)值，字符顯示測(cè)量?jī)?nèi)容和報(bào)警信息。儀器分別在顯示開始時(shí)，電池失效時(shí)，計(jì)數(shù)超出10000時(shí)和超過預(yù)定異常報(bào)警閥時(shí)產(chǎn)生音響報(bào)警。探測(cè)器采用30×50F級(jí)的NaI（Tl）晶體和GDB235型光電倍增管。有關(guān)儀器的單元電路，分述如下。其中電源電路，甄別電路，量程判別電路；報(bào)警電路等單元電路已在第二、三章中敘述，在此略。校正儀器時(shí)，

8、用源照射探頭，調(diào)整R5、W2使儀器的能量閥為0.66/MeV左右，然后將開關(guān)K5置于1處測(cè)量，這時(shí)儀器的能量閥即為： 第二級(jí)放大器由TB、Tq組成，管為共基極放大電路，共電壓增益為： 式中R5為信號(hào)內(nèi)阻，這里為R30和T7管輸出電阻之和，約320；hei為晶體管輸入電阻，在Ie0.37mA的情況下，hei=3883；為等效負(fù)載電阻，為R32和T9輸入電阻的并聯(lián)值。約5098K，20為低頻共基電流放大系數(shù)，典型值約為0.98。將上述典型值代入，可以標(biāo)出本級(jí)的電壓增益Au14.7。 根據(jù)圖中電壓和電阻的數(shù)據(jù)，可以推標(biāo)出Vcb-7V，因此D9在TB輸出脈沖的幅度超過707V時(shí)產(chǎn)生限幅。T9管跟隨器隔

9、離了T1極甄別器對(duì)TB的影響。§ CPSPPM變換器和計(jì)數(shù)分頻器 1、CPSPPM變換器從甄別器輸出的脈沖經(jīng)過“工作檢驗(yàn)”開關(guān)K4送到G1CPSPPM變換電路。G1具體接法如圖533所示， 它實(shí)際上就是一個(gè)5分頻電路，因?yàn)閮x器的靈敏度約為scps/ppm，故從G1每輸出一個(gè)脈沖的約相當(dāng)于1ppm。1、 計(jì)數(shù)分頻器 計(jì)數(shù)分頻器是儀器歸一化電路的組成部分，它把G1輸出的ppm脈沖2、4、16分頻，分頻后的ppm脈沖過程G2分頻選通門選用。時(shí)基電路（定時(shí)電路）的任務(wù)是產(chǎn)生儀器的需要的各種時(shí)基信號(hào)，它由時(shí)鐘脈沖振蕩器，分頻器以及一些門電路構(gòu)成，有關(guān)電路如圖551所示。G6為14級(jí)串行進(jìn)二進(jìn)制

10、計(jì)數(shù)器,分頻器和震蕩器。時(shí)鐘振蕩率可由W4調(diào)整，當(dāng)儀器處在、或節(jié)拍時(shí)，G17/6=1，使時(shí)鐘分頻器置0，如果時(shí)鐘振蕩頻率為6.384KHZ，Q4端輸出脈沖的頻率為1024HZ，它送往K4的檢驗(yàn)訊號(hào)，送往報(bào)警電路做音響訊號(hào)，從Q14端輸出的是1HZ的方波脈沖，有0.5s時(shí)由0跳到如圖552所示。Q12、Q13輸出得勝4HZ和2HZ的方波脈沖，故根據(jù)G136的與非關(guān)系，G13/6在0.81在0.87s 時(shí)下跳，此訊號(hào)在監(jiān)測(cè)程序中做寄存器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制信號(hào)。G15為7級(jí)二進(jìn)制串行分頻器，Q1、Q2、Q3、Q4、Q6、Q7端分別在1s、2s、4s、8s、16s、64s時(shí)由低電平躍升到高電平，其中2s、4

11、s、16s訊號(hào)為ppm測(cè)量的時(shí)間訊號(hào)64s為cpm測(cè)量的時(shí)間訊號(hào)，1s為量程判別和監(jiān)測(cè)的時(shí)間訊號(hào)，8s為顯示時(shí)間訊號(hào)G7/8，G13/8分別在1s和8s有躍降到0。改變W4，改變時(shí)鐘主振頻率，也就改變了儀器的實(shí)際測(cè)量時(shí)間，從而調(diào)整了儀器的靈敏度。故W4用于儀器的標(biāo)定。 §4.1.3 計(jì)數(shù)、寄存、譯碼、顯示G20G27為計(jì)數(shù)。寄存、譯碼、驅(qū)動(dòng)四合一電路。從計(jì)數(shù)選通門G5輸出的計(jì)數(shù)脈沖加到個(gè)位計(jì)數(shù)器G24的時(shí)鐘脈沖輸入端cp1，cp1為下跳沿觸發(fā)。Cp2為寄存器轉(zhuǎn)移控制端，cp2=0，計(jì)數(shù)器內(nèi)容并行置入積存器，經(jīng)譯碼后，液晶器件顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。Cp2=1，積存器封鎖，計(jì)數(shù)器仍正常計(jì)數(shù)，但計(jì)

12、數(shù)的內(nèi)容不會(huì)顯示。計(jì)數(shù)器在、節(jié)拍時(shí)，被G19G11輸出的訊號(hào)置0，G25的輸出端Q4每逢G24輸入100個(gè)脈沖下跳一次，此訊號(hào)被送往量程判別電路，G27的Q4端在輸入10000個(gè)脈沖時(shí)下跳，此訊號(hào)被用做益出訊號(hào)。液晶顯示器由四位數(shù)字和六中符號(hào)組成。六中符號(hào)中cps、cpm、ppm為測(cè)量單位，其余三種為報(bào)警符號(hào)這些符號(hào)由異或門控制其明滅。液晶的驅(qū)動(dòng)方波訊號(hào)由G216、G2111振蕩訊號(hào)往G209分頻后供給，振蕩頻率約227HZ。振蕩訊號(hào)往G223反相后送往時(shí)序控制器G9做時(shí)鐘cp。 §4.1.4 選通門選通門作用是選通特定的訊號(hào)，在本儀器中里有計(jì)時(shí)選通和計(jì)數(shù)選通兩種門。1計(jì)時(shí)選通在儀器

13、操作者的干預(yù)下，根據(jù)具體測(cè)量任務(wù)，計(jì)時(shí)選通門G6、G8。選擇特定的時(shí)間訊號(hào)，送往時(shí)序控制器的CT端，控制時(shí)序節(jié)拍的轉(zhuǎn)換。 圖 473 計(jì)時(shí)選通門 圖473（a）是G6門的有關(guān)電路。它的邏輯關(guān)系是：當(dāng)儀器進(jìn)行“PPm”測(cè)量時(shí)，K3=1， ，所以= 64S訊號(hào)被封鎖，時(shí)間訊號(hào)由量程判別電路在16s、4s、2s中選通一個(gè)。當(dāng)儀器進(jìn)行“CPM”測(cè)量時(shí)，=0，=1，則=64S時(shí)間訊號(hào)被選通，可見，門是選擇測(cè)量時(shí)間的。測(cè)量時(shí)間一到，即由1躍降到0。 圖574（b）是門的有關(guān)電路。它的邏輯關(guān)系為 = exp=在測(cè)量節(jié)拍，5=1。=0，1=0，則 =所選的測(cè)量時(shí)間一到， =0，使時(shí)序控制器轉(zhuǎn)入6節(jié)拍，測(cè)量階段

14、宣告結(jié)束。在顯示節(jié)拍8=1，5=0，1=0，則 =8s8s時(shí)間訊號(hào)一到，=0，時(shí)序控制器轉(zhuǎn)入9節(jié)拍顯示階段結(jié)束。在儀器的判別節(jié)拍，=1（只有在“PPM”測(cè)量時(shí)，才進(jìn)行判別測(cè)量，1=1，=0，8=0，5=0，故 =1s1s時(shí)間訊號(hào)一到，=0，轉(zhuǎn)入2節(jié)拍。 在監(jiān)測(cè)節(jié)拍，1=1。8=0，5=0，=1，故 =1s1s時(shí)間訊號(hào)一到，=0，轉(zhuǎn)入2節(jié)拍。、相互配合就可以根據(jù)不同的測(cè)量任務(wù)，選擇六種不同的時(shí)間訊號(hào)。2.計(jì)數(shù)選通其中邏輯關(guān)系為當(dāng)進(jìn)行“ppm”測(cè)量時(shí)， ，G4根據(jù)量程判別電路的判別結(jié)果。在分頻的ppm計(jì)數(shù)脈沖中選通一路。當(dāng)進(jìn)行“cpm”測(cè)量時(shí)。，將cpm計(jì)數(shù)脈沖選出來。的邏輯關(guān)系為在測(cè)量節(jié)拍，故

15、即將選擇的計(jì)數(shù)脈沖送往計(jì)數(shù)器的端（） 在“ppm”測(cè)量的判別和監(jiān)測(cè)節(jié)拍，故（注：將未分頻的ppm計(jì)數(shù)脈沖送往計(jì)數(shù)器，在“CPM”測(cè)量節(jié)拍）送往計(jì)數(shù)器的是未經(jīng)cpsppm變換的CPM計(jì)數(shù)脈沖。由前所述，相配合，可選擇六種不同計(jì)數(shù)脈沖。 § 時(shí)序控制 時(shí)序控制電路指揮歸一化電路，時(shí)差電路，計(jì)數(shù)電路和報(bào)警電路協(xié)調(diào)得工作，分十個(gè)節(jié)拍完成一次測(cè)量的全過程。時(shí)序控制電路的核心是時(shí)序譯碼器。由C187的功率真值可以看出：當(dāng)R=1時(shí)，其余9個(gè)端點(diǎn)均為0，cp為時(shí)鐘脈沖輸入端，時(shí)鐘脈沖取自液晶驅(qū)動(dòng)方波振蕩器，時(shí)鐘周期約404ms，CT端為控制端，當(dāng)CP=1時(shí)，即使CP有脈沖輸入電路狀態(tài)仍保持不變。當(dāng)C

16、T=0時(shí)，CP脈沖每上跳一次，G9的狀態(tài)向高位轉(zhuǎn)移一位?，F(xiàn)介紹在儀器一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，時(shí)序控制的工作過程。1 測(cè)量選擇開關(guān)K3置于“ppm”位置（1）準(zhǔn)備狀態(tài)“ppm”字符亮 ，用計(jì)數(shù)選通門的“ppm”判監(jiān)門；，開啟計(jì)數(shù)分頻選通門；關(guān)監(jiān)測(cè)門，對(duì)段64s通路，同時(shí)，斷CPM脈沖通路?！癱ps”，“CPM”字符滅；開歸一化計(jì)時(shí)選通門；準(zhǔn)備開計(jì)時(shí)選通門的“1s判別門”。（2）啟動(dòng)后的狀態(tài) 按下啟動(dòng)按鈕使觸發(fā)器關(guān)異常報(bào)警；的寄存器將隨時(shí)存入計(jì)數(shù)結(jié)果，并顯示；封門；置口。確定的狀態(tài)；的其它端均為0，儀器處于節(jié)拍， 松開按鈕后，充電，約166ms后，啟動(dòng)過程結(jié)束，儀器至此瞬間進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，值得提出的是，因?yàn)?/p>

17、開機(jī)瞬間，無電荷，Y也是低電平。之后隨充電，上升到高電平，這種按一次對(duì)電路起的作用相同。（3） 時(shí)序控制的測(cè)量過程啟動(dòng)后儀器進(jìn)入第節(jié)拍。置0的其余端為0。使計(jì)數(shù)器置0，CPSppm轉(zhuǎn)換電路，計(jì)數(shù)分頻器置0； 量程判別電路置0； 開啟量程判別電路； 時(shí)鐘分頻器置0， 準(zhǔn)備開啟“1S判別門”。對(duì)于與或門、等，其邏輯關(guān)系為不難看出此時(shí)因此當(dāng)端的時(shí)鐘脈沖上跳沿到來時(shí)，向高位進(jìn)一，儀器轉(zhuǎn)入節(jié)拍。本節(jié)拍最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間約4.4ms。判別的其余端為0。計(jì)數(shù)器，分頻器等開始計(jì)數(shù)、分頻。,時(shí)鐘分頻器開始工作，時(shí)基電路開始從os計(jì)時(shí)；，開門，量程判別電路開始工作；，開“ppm判別門”ppm計(jì)數(shù)脈沖送往的cp1端，計(jì)數(shù)

18、器開始計(jì)數(shù)；狀態(tài)鎖。的這個(gè)狀態(tài)一直保持到時(shí)基電路的1s訊號(hào)使。這時(shí)解除封鎖，在14端送來的cp脈沖作用下，轉(zhuǎn)入節(jié)拍。本節(jié)拍持續(xù)時(shí)間約1s。計(jì)數(shù)停的。其余端均為0。封，計(jì)數(shù)停；鎖，狀態(tài)不用改變；，處于準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移狀態(tài)。在cp脈沖作用下轉(zhuǎn)入節(jié)拍，本節(jié)拍持續(xù)時(shí)間約4.4ms?？张牡?，其余端均為0。仍為低電平，儀器其它部分的電路狀態(tài)沒有變化，在的cp脈沖作用下轉(zhuǎn)入節(jié)拍。本節(jié)拍持續(xù)時(shí)間約4.4ms。置0的，其余端均為0。，計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)分頻器等置0；時(shí)鐘分頻器置0。仍為0，故經(jīng)過約4.4ms轉(zhuǎn)入節(jié)拍。測(cè)量的其余端均為0。，計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)分頻器等工作。，時(shí)基電路由0s開始計(jì)時(shí)；，開計(jì)數(shù)選通門的測(cè)量門，ppm計(jì)數(shù)脈

19、沖經(jīng)過送入計(jì)數(shù)器；，開啟溢出報(bào)警電路；但因?yàn)槿匀环怄i，16s訊號(hào)到來之前，狀態(tài)鎖。 本節(jié)拍的測(cè)量時(shí)間由量程判別節(jié)拍時(shí)的狀態(tài)決定，根據(jù)單位時(shí)間的計(jì)數(shù)分為三種情況，如表編號(hào)所示。每秒計(jì)數(shù)XYZ分頻比測(cè)量時(shí)間0991001616s10019901004s20000122s例如N=78，則x=1開的16門ppm計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)16分頻后由，送經(jīng)計(jì)數(shù)器，同時(shí)x=1，也開啟了的16s門。測(cè)量時(shí)間為16s。這時(shí)ppm總的計(jì)數(shù)脈沖為16×78=1248，但經(jīng)過分頻后送往計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)和顯示的仍為1248÷16=78，即測(cè)量時(shí)間為16s，讀數(shù)是歸一化為每秒值。 量程判別電路選擇的測(cè)量時(shí)間到了以后， 在

20、cp脈沖的作用下轉(zhuǎn)入節(jié)拍。測(cè)量仃的=1，其余端均為0。，關(guān)計(jì)數(shù)選通門，計(jì)數(shù)停止，同時(shí)關(guān)溢出報(bào)警電路。鎖門，使。在cp脈沖的作用下轉(zhuǎn)入下一個(gè)節(jié)拍。本節(jié)拍最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間約4.4ms。計(jì)時(shí)置0的=1，其余端均為0：，時(shí)鐘分頻器置0，仍為0，故在4.4ms后轉(zhuǎn)入節(jié)拍 顯示的，其余端均為0。進(jìn)入監(jiān)測(cè)的其余端均為0。停止讀數(shù)報(bào)警；關(guān)8s門構(gòu)成的R.S觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)這是進(jìn)入監(jiān)測(cè)階段的標(biāo)志；門為程序循環(huán)做準(zhǔn)備；開啟異常報(bào)警電路；開啟的“1s監(jiān)測(cè)門”。由于此時(shí)仍為0，故經(jīng)過約4.4ms，在脈沖的作用下，轉(zhuǎn)入節(jié)拍。從此時(shí)起儀器轉(zhuǎn)入循環(huán)監(jiān)測(cè)階段。儀器從到節(jié)拍的工作過程和前途的情況相同。到拍結(jié)束，一進(jìn)入拍，立刻又轉(zhuǎn)回到。

21、如此往復(fù)循環(huán)，直到啟動(dòng)為止。 儀器測(cè)量周期的時(shí)序流程如圖518所示。監(jiān)測(cè)階段和判別階段有一點(diǎn)不同；判別階段，由于的即為輸出信號(hào)（參考圖518），時(shí)計(jì)數(shù)鎖存，時(shí)，計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)移顯示，故監(jiān)測(cè)階段顯示的是前1s的計(jì)數(shù)，顯示保存0.875s，如圖519所示。ppm一個(gè)測(cè)量周期各節(jié)拍的主要特點(diǎn)如表512所示。2、測(cè)量選擇開關(guān)K3置于“CPM”（1） 準(zhǔn)備狀態(tài)“PPM”字符不亮。關(guān)“ppm判監(jiān)門“；關(guān)分頻選通門中÷2÷4÷6；關(guān)計(jì)時(shí)選通門中的2s、4s、16s門；節(jié)拍 狀 態(tài)持續(xù)時(shí)間主要功能 1 0 0 0 0 0 0 0 0 04.4ms計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)置00 1 0 0 0 0 0

22、0 0 01s量程判別（監(jiān)測(cè)）0 0 1 0 0 0 0 0 0 04.4ms計(jì)數(shù)停0 0 0 1 0 0 0 0 0 04.4ms空拍0 0 0 0 1 0 0 0 0 04.4ms計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)置00 0 0 0 0 1 0 0 0 02s、4s或16s測(cè)量0 0 0 0 0 0 1 0 0 04.4ms測(cè)量停0 0 0 0 0 0 0 1 0 04.4ms計(jì)時(shí)置00 0 0 0 0 0 0 0 1 08s顯示，讀數(shù)，報(bào)警0 0 0 0 0 0 0 0 0 14.4ms進(jìn)入監(jiān)測(cè)循環(huán) 表 512關(guān)“1s判別門“；這使；開64s門；開啟的“CPM監(jiān)測(cè)門“；門開啟；，準(zhǔn)備開，門。（2） 啟動(dòng)后的狀態(tài)

23、按下啟動(dòng)按鈕K2，這使：，“cps”字符不亮；，封“1s監(jiān)測(cè)門”；E=0，“CPM”字符亮。處初態(tài)。，置0，。儀器轉(zhuǎn)入時(shí)序控制的節(jié)拍。（3） 時(shí)序控制的測(cè)量過程啟動(dòng)后儀器進(jìn)入第節(jié)拍。置0計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)分頻器置0；，時(shí)鐘分頻器置0；G4在CP脈沖作用下，使儀器轉(zhuǎn)入節(jié)拍，本節(jié)拍最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間約4.4ms。判別開始計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)；=1,=1,開“CPM監(jiān)制門”；，但用“1s判別門”鎖；，但因的“1s監(jiān)測(cè)”門鎖；由節(jié)拍的狀態(tài)，可見量程判別電路雖然工作，但相應(yīng)的計(jì)數(shù)分頻選通門，計(jì)時(shí)選通門均被封鎖，所以量程判別電路不起作用。同時(shí)，由于的“8s”、“1s監(jiān)測(cè)”、“1s判別”門均鎖，所以，的CT=0，故1s訊號(hào)不起作用

24、。在CP脈沖的連續(xù)作用下，由節(jié)拍，需時(shí)約1706ms。在轉(zhuǎn)移到時(shí)計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)再次置0。測(cè)量，計(jì)數(shù)器準(zhǔn)備計(jì)數(shù)，時(shí)基電路從0s計(jì)時(shí)；鎖；門通，使做好接受64s時(shí)間訊號(hào)的準(zhǔn)備；，開的測(cè)量門，接受CPM計(jì)數(shù)脈沖，甄別器輸出的計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)，反相，再經(jīng)送往計(jì)數(shù)器，此時(shí)的，計(jì)數(shù)結(jié)果將通過顯示。，開啟溢出報(bào)警電路。當(dāng)64s測(cè)量時(shí)間到的那一瞬間，在的CP脈沖作用下轉(zhuǎn)入節(jié)拍。測(cè)量停，關(guān)的“測(cè)量門”，計(jì)算停；使處于轉(zhuǎn)移狀態(tài)。在的CP脈沖作用下，需時(shí)8.8ms。顯示狀態(tài)鎖；，開始讀數(shù)報(bào)警。當(dāng)時(shí)基電路的8s 訊號(hào)，解除封鎖。在CP脈沖作用下轉(zhuǎn)入節(jié)拍。本節(jié)拍持續(xù)時(shí)間約8s。進(jìn)入監(jiān)測(cè)的“8s”門鎖；讀數(shù)報(bào)警停；使使“CPM”字

25、符滅，“CPS”字符亮，代表監(jiān)測(cè)為每秒計(jì)數(shù)；，開啟異常報(bào)警電路；的CP2受訊號(hào)控制。儀器自此進(jìn)入循環(huán)監(jiān)測(cè)階段，直到重新啟動(dòng)為止。循環(huán)監(jiān)測(cè)階段的工作過程如“ppm”基本相同，不同僅在于顯示“cps”字符。圖519是“CPM”測(cè)量的流程圖。由上述過程可以看出“CPM”測(cè)量和“ppm”測(cè)量的不同之處在于： 測(cè)量階段顯示“CPM”字符，監(jiān)測(cè)階段顯示“cps”字符； 無量程判別系統(tǒng)；測(cè)量時(shí)間固定為約64s。第二節(jié) FD3017RaA測(cè)氡儀§4.2.1 概述氡（222Rn）是鐳（226Ra、T=1602年）經(jīng)過衰變后（4.6MeV）的氣態(tài)元素（即氣體），氡的半衰期為3，825天。氡的第一代子體元

26、素是RaA（218Po釙），而且，RaA形成的瞬間是帶正電的離子。RaA的半衰期較短變成RaB（214Pb），其粒子的能量為6.00MeV。因此，F(xiàn)D3107RaA測(cè)氡儀是一種瞬間測(cè)氡儀器。在取樣金屬片加HV，立即收集半衰期極短的RaA離子在電場(chǎng)作用下被濃集在帶負(fù)高壓的金屬收集。經(jīng)過一段時(shí)間，如果氡濃度高，其第一代子體RaA的粒子數(shù)量就多，RaA衰變時(shí)，放出的粒子數(shù)也多，相反，氡的濃度低，其子體RaA衰變時(shí)放出的粒子數(shù)就少。這樣，RaA的放射性強(qiáng)度將與氡濃度成正比，可按下式來計(jì)算氡濃度：式中： 氡濃度（愛曼） NRaARaA的計(jì)數(shù) J換計(jì)系數(shù)（愛量/脈沖），可由引起標(biāo)定時(shí)確定，此系數(shù)包括了裝置

27、的子體收集效率，和探測(cè)器效率等因素。由式知，儀器可用未進(jìn)行放射性找礦的射氣測(cè)量，從而了解土壤、空氣或水中的氡濃度，儀器的特點(diǎn)是沒有探測(cè)器污染問題/ 儀器主要技術(shù)如下：1、 極限探測(cè)靈敏度；小于0.1愛曼。2、 抽氣泵密封性能；在700mm汞柱時(shí)，漏氣速率20mmHg/分。3、 探測(cè)器；金硅面壘型半導(dǎo)體探測(cè)器，直徑26mm，面積531mm2。4、 探測(cè)效率：240%（用239Pu源活性區(qū)直徑26mm）。5、 本底：4脈沖/小時(shí)，6、 計(jì)數(shù)容量：1999997、 定時(shí)：高壓定時(shí)：1分、2分、3分、5分、10分和手控。 測(cè)量定時(shí)：0.5分、1分、2分、3分、5分、10分和手控。8、 儀器顯示：a，

28、加高壓時(shí)左下角有“HV”和左上角有“”符號(hào)同時(shí)顯示，當(dāng)高壓值低于24502500V時(shí)，左上角符號(hào)消失。b， 測(cè)量時(shí)右上角有“M”顯示。c， 電池電壓低魚于3.3V時(shí)右下角有“LB”顯示。9，儀器報(bào)警：高壓時(shí)間報(bào)警，測(cè)量時(shí)間報(bào)警。10，儀器能在溫度10+40環(huán)境下及溫度+40相對(duì)溫度95%的氣候條件下正常工作，與常溫常濕條件相比，計(jì)數(shù)誤差±10%。11，儀器能在f=25Hz加速為2g的振動(dòng)后仍然正常工作。12儀器在包裝條件下經(jīng)三級(jí)公路的長(zhǎng)途運(yùn)輸后仍然正常工作。13，供電三節(jié)1號(hào)電池，功率300mw。14儀器尺寸和重量：操作臺(tái)：體積210×97 156mm3，重量2.3公斤。抽

29、氣泵：長(zhǎng)540mm，直徑103，重量約3.3公斤。§ FD3017RaA測(cè)氡儀方框圖方框圖如下： 儀器采用 金硅面半導(dǎo)體探測(cè)器測(cè)量粒子。當(dāng)射線穿過射入面，進(jìn)入靈敏區(qū)后，將產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電子空穴在電場(chǎng)作用下向兩極運(yùn)動(dòng)，形成脈沖電流，在負(fù)載電阻R上產(chǎn)生電壓脈沖，經(jīng)電荷靈敏放大器放大后，送入單道脈沖幅度分析器，剔除低能噪聲及RaC的高能干擾脈沖，因此，進(jìn)入計(jì)數(shù)電路的僅是Ra產(chǎn)生的脈沖，并由液晶屏顯示出來。§ FD3017RaA測(cè)氡儀電路工作原理§.1 線形電路部分一、 電荷靈敏放大器有1#1T1T7組成。為圖423所示。圖 423 電荷靈敏放大器1T2為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶管

30、，是一個(gè)共源放大器，為穩(wěn)定工作點(diǎn)采用1R10的自給偏置和1T6管發(fā)射極經(jīng)1Rg的反饋偏置，同時(shí)還從這一點(diǎn)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋。1T1構(gòu)成恒流源為1T2負(fù)載，其偏置電壓通過1R3獲得而使VGS為負(fù)值。電路中，1T3、1T6、1T7為跟隨器，1T4為共基極放大器，其負(fù)載由1T5擔(dān)任，1T5也是恒流源，這就提高了1T4的電壓增益，使1T4為電荷靈敏放大器的主要放大環(huán)節(jié)。因1T4為共基極同相放大器。其輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以加1T4跟隨器可增大前級(jí)的放大倍數(shù)。加1TG跟隨器與后級(jí)進(jìn)行阻抗匹配，可增加本級(jí)的放大倍數(shù)。電路由1C11將1T6輸出的信號(hào)反饋到1T2柵極，使電路構(gòu)成電荷靈敏放大器，電路輸出的

31、電壓大小，僅僅與輻射粒子在半導(dǎo)體探測(cè)器內(nèi)電離產(chǎn)生電子空穴對(duì)的電荷量Q成正比，可用下式表示：式中負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。在硅中產(chǎn)生一對(duì)電子空穴對(duì)時(shí)約需3.5eV的能量，若射入的粒子能量為1MeV，在硅中可以產(chǎn)生個(gè)電子空穴對(duì)，收集的電荷為：（庫侖）1. 6×10-19庫侖為電子電荷量。2. 電路中1C11為Cf，如不考慮相位則：V0=Q/1C11=20.8Mv由1T7發(fā)射極實(shí)測(cè)量1MeV的能量在輸出端約有16mV的電壓脈沖信號(hào)。當(dāng)用239Pu源校正時(shí)，1T7輸出的脈沖幅度約為82mV。二、極零相消電路極零相消電路是一種成形電路。電荷靈敏前置放大輸出的電壓脈沖信號(hào)不是理想的階躍

32、脈沖，而是頂部按指數(shù)規(guī)律衰減的脈沖，如果這種電壓脈沖的尾部總會(huì)有反向突變（如圖） 可見輸出電壓是雙極性脈沖，其表達(dá)式為：式中=RC，f=RfCf=/f。主峰發(fā)生在t=0處，主峰值Vm=Q/cf，下沖的峰發(fā)生在處。若f>>t下沖的后沿近似為： t>>這種反向突起的下沖脈沖，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)對(duì)于正常信號(hào)的放大性能，由于進(jìn)入探測(cè)器的射線能量不同，有時(shí)前置放大器輸出的信號(hào)幅度可能相差數(shù)百倍至多。在這種情況下測(cè)量低能量的小信號(hào)，高能量大信號(hào)的下沖會(huì)使后極放大器過載，工作于非線性區(qū)（截止或飽和）。 采用圖（b）所示電路，即在C的兩端并聯(lián)電阻，可使輸出信號(hào)增加正比于的成分。當(dāng)滿足，輸出

33、的窄脈沖無反向突起，輸出電壓： 式中，可見，輸出波形為一個(gè)以為時(shí)間常數(shù)的指數(shù)曲線，顯然它是無下沖的單極性脈沖，并且脈沖寬度窄（）。/儀報(bào)零相消電路又板中的2組成，它將電荷靈敏放大器輸出的后尾很長(zhǎng)的脈沖形為無反向突起寬度約為的光脈沖。三主放大器主放大器由兩級(jí)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路組成，如圖4-7-4所示： 第一級(jí)放大器由組成。為共發(fā)射極放大電路，為基極放大電路，為射極跟隨器，和構(gòu)成了自舉電路，增大了的動(dòng)態(tài)負(fù)載電阻。電路輸入的是正脈沖，輸出的是負(fù)脈沖，通過將輸出信號(hào)反饋到輸入端，因而構(gòu)成了電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電路的放大倍數(shù)為：調(diào)節(jié)即可得到不同的 圖4-7-4主放大器 第二極放大器由組成。組成共發(fā)射極放

34、大電路，均為射極跟隨器。構(gòu)成了自舉電路，提高了的放大倍數(shù)。電路輸入負(fù)脈沖，輸出正脈沖，通過將輸出信號(hào)反饋到輸入端，構(gòu)成了電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電路放大倍數(shù)為： 兩級(jí)總放大倍數(shù)為： 通過調(diào)節(jié)即可調(diào)節(jié)。當(dāng)用源（能量為5.155）校正時(shí)，總輸出幅度應(yīng)在4.0左右。（此時(shí)大約為5大約為50）。第一級(jí)放大器中為直接耦合，靜態(tài)工作點(diǎn)統(tǒng)統(tǒng)調(diào)整使大約4.0左右，調(diào)整使大約為1.17左右。第二級(jí)放大電路主要是通過調(diào)整使的電位大約為2.60左右。四單道脈沖幅度分析器單道脈沖幅度分析器由恒流源電路，以及等有關(guān)器件構(gòu)成。如圖4-7-5。（一） 三極管恒流源電路 電路中構(gòu)成發(fā)射極恒流源電路。與共同確定基極電位，當(dāng)超過某一數(shù)值

35、（大約為1）后，起輸出特征幾乎平坦。這是由于大于1以后，集電結(jié)的電場(chǎng)已足夠強(qiáng)，能使發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子的絕對(duì)部分到達(dá)集電區(qū)。故再增加，吸引到集電區(qū)的電子也還是會(huì)略增加的，因此，隨著的增加略有增加。電路中，由于發(fā)射極電阻的存在會(huì)使隨著的增加而幾乎不變化，就是說使輸出特征曲線更加平坦，由此而構(gòu)成恒流源電路。其電流過程如下圖：圖中： Rb1即2R29， Rb2即2R30 Re為2R31 2RV3等效電阻 RL為2R32 2RV4（2R33、2RV5）、2RV7 當(dāng)某個(gè)原因使變化時(shí)，如減小，使壓降減小，將增大，有增加的趨勢(shì)，也有增加的趨勢(shì)，因基極電位固定不變，故正偏將減小引起減小，從而牽制了的增加，

36、使基本維持恒定。 由于上述原因，分析器的道寬即A.C兩點(diǎn)電位僅僅與或有關(guān)測(cè)譜時(shí)，調(diào)節(jié)使A.C兩點(diǎn)電位差為0.2，測(cè)量時(shí)，調(diào)節(jié)可使道寬為3.5。（二） 單道脈沖中幅度分析器開關(guān)K2置“微分”時(shí)，該電路構(gòu)成單道脈沖幅度分析器。下甄別器有2G23、2G28、2G26構(gòu)成。2G28、2G26及有關(guān)元件組成單穩(wěn)態(tài)電路。電路中2R38，2R39的取值說明，靜態(tài)時(shí)2G2/6。若下甄別器被觸發(fā)，由2G2/6端輸出寬度為0.82s的負(fù)矩形脈沖（實(shí)測(cè)1.2s），該脈沖后沿經(jīng)2C26、2R40、2R41再次微分延遲0.6s后送往反符合電路2G1/2端由2R40、2R41取值知靜態(tài)時(shí)，2G1/2端電平低于Vtr（約1

37、.28V）上甄別器由2G2 誤 組成。若上道被觸發(fā)，則由2G1/6端輸出寬度約為2.38s的負(fù)矩形脈沖阻塞反符合電路，其后沿足以復(fù)蓋下甄別器輸出脈沖的后沿。分析器下甄別國(guó)壓VT下為：分析器上甄別閥壓VT為：很明顯，VT下VT，分析器只能分析正極性脈沖。這樣，當(dāng)2T8有正極性脈沖輸出時(shí)，如果，ViVT下時(shí)，分析器的狀態(tài)不變，當(dāng)VT下ViVT時(shí)，分析器可由2G1/3端輸出負(fù)矩形脈沖，送往后面的電路。因VT下和VT分別對(duì)應(yīng)能量為2.0meV粒子產(chǎn)生的脈沖幅度，故后極電路記錄的僅僅是2.06.5meV能量區(qū)間的脈沖數(shù)。當(dāng)ViVTVT下時(shí),分析器下甄別器均被觸發(fā),如波形圖所示,分析器無脈沖輸出. 當(dāng)開關(guān)

38、2K2置“積分”時(shí), 甄別器輸入端 儀器信號(hào)源斷開后與地相連,因此,上甄別器不可能被觸發(fā),電路構(gòu)成積分甄別器. (三) 閥值和道寬的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)甄別閥電位器RV7置2.5刻度,改變2RV3,使A點(diǎn)電位為2.5V.然后,調(diào)節(jié)2RV4和2RV5,使AC間電壓分別為0.2V和3.5V左右.完成上述的調(diào)節(jié)后,調(diào)節(jié)RV7即面板上的閥值調(diào)節(jié)電位器可以改變A電位,從而改變了下甄別器的閥值, § 4.2.4 計(jì)數(shù)譯碼，顯示,測(cè)量電路一、 計(jì)數(shù)譯碼，顯示電路（一） 計(jì)數(shù)電路4#板G1G2為十進(jìn)制計(jì)數(shù)，寄存，譯碼，驅(qū)動(dòng)回合電路。構(gòu)成了五位計(jì)數(shù)器，如圖，當(dāng)開關(guān)K68置“檢驗(yàn)”時(shí)，3#板3G156，3G158組

39、成的多偕振蕩器輸出的脈沖經(jīng)3G1211后送往G1/6（CP1）端。當(dāng)開關(guān)K6B置“測(cè)量”時(shí)，2#板單道脈沖分析器2G13輸出的計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)3#3G12B后送往個(gè)位計(jì)數(shù)器G1/6端。G1G5/6端為計(jì)數(shù)器時(shí)鐘脈沖CP1輸入端。CP1為下跳沿觸發(fā)。CP2為寄存器轉(zhuǎn)移控制端，CP2=0，計(jì)數(shù)器內(nèi)容并行置入積存器，經(jīng)譯碼后，液晶器件顯示計(jì)數(shù)結(jié)果，CP2=1積存器封鎖，計(jì)數(shù)器仍向計(jì)數(shù)，但計(jì)數(shù)內(nèi)容不會(huì)顯示。電路中CP2即G15/7端與地相連,可見,CP2為0電平.液晶顯示器隨時(shí)顯示計(jì)數(shù)器內(nèi)的內(nèi)容.G1G5/4端即R端的清0信號(hào)來源,一是開機(jī)時(shí)由4C3,4R9微分后經(jīng)4D1得到,另一個(gè)來源是3#板M信號(hào)出現(xiàn)時(shí)

40、經(jīng)4#板4R5,再經(jīng)4C2,4R7微分后得到. (二) 字符顯示電路液晶顯示器由五位數(shù)字和四中字符組成.“HV”“”顯示高壓情況，“M”顯示時(shí)表明操作臺(tái)正在測(cè)量，“LB”顯示時(shí)，表明電池電壓低于3.3V，如圖1、 加高壓“HV”字符顯示加高壓“HV”字符顯示電路由3G11 8 3G1112組成的雙穩(wěn)I、4G68異或門等器件組成。當(dāng)按下面板開關(guān)K5時(shí)，3G11/12=0，3G11/8=1，字符“HV”亮，表明高壓電路已工作取樣片加高壓，如果由開關(guān)K6A送來定時(shí)信號(hào)或按下面板開關(guān)K3，則3G11/8=0字符“HV”滅。 2、“”高壓鐵落顯示電路“”符號(hào)顯示電路由高壓變壓器B2的3、4端，5G211、5C5、5D7、5RV4、4G611等器件組成。5G2為C544CMOS傳輸門，電路中，C544VDD與地相連，VSS與-6V電源相連，這樣：VG=-3V。當(dāng)高壓1-2500V1時(shí)，變壓器B2的3、4端形成的電壓經(jīng)5D7整流后，使5RV4的滑動(dòng)端上的負(fù)電壓低于VG，5G211關(guān)閉，傳輸門是高阻狀態(tài)，4G6/12通過4R8與+6V相連。使4G6/12=“”符號(hào)亮。當(dāng)高壓1-2500V1時(shí)，使5RV4滑動(dòng)端上的負(fù)電壓高于VG，5G211開啟，5G2/10=-6V，使4G6/12=0。“”符號(hào)消失，表明高壓跌落到規(guī)定值以下。3、“LB