核電子學考點匯總

第一章核電子學：是核科學與電子學相結合的產物，是在核輻射探測學和核科學上發(fā)展起來，用電子學方法來獲取和處理核信息的學科。核電子學的特點：處理的對象是寬度從納秒量級到微妙量級的電脈沖信號。處理的電脈沖信號在時間上和幅度上是隨機變化的、即非周期的和非等值的，沒有一定規(guī)律可尋。測量的精度要求高。信息量大。本底事例多。核電子學基本技術：脈沖幅度分析技術脈沖時間分析技術信號堆積處理技術測量與數(shù)據(jù)分析技術波形取樣技術核心：對核信號的測量與分析的電子技術，即大量常用的對核輻射探測器的信號作放大、處理、分析核記錄所采用的各種電子儀器、裝置以及與計算機相配合的實驗測量系統(tǒng)。核電子學的發(fā)展趨勢：標準化、插件化、集成化。電子技術和計算機技術緊密結合構成核電子學的測量系統(tǒng)的三部分：探測器輸出信號作模擬量放大和處理模-數(shù)轉換將有用的模擬信息變換成數(shù)字信息數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)中處理核輻射探測器的定義：利用輻射在氣體、液體或固體中引起的電離、激發(fā)效應或其它物理、化學變化進行輻射探測的器件稱為輻射探測器。探測器按探測介質類型及作用機制主要分為：氣體探測器閃爍體探測器；半導體探測器。輻射探測的基本過程：輻射粒子射入探測器的靈敏體積；入射粒子通過電離、激發(fā)等效應而在探測器中沉積能量；探測器通過各種機制將沉積能量轉換成某種形式的輸出信號通常核輻射探測器的輸出信號是隨機分布的電荷或電流脈沖。核電子學信號的特點：隨機性信號弱，但跨度大速度快核輻射探測器的分類：給出信息(電信號與非電信號)對三種主要探測器的分析可得出如下結論：核輻射探測器都能產生相應的輸出電流i(t),在電路分析時，可把它等效為電流源；該輸出電流i(t)具有一定形狀，具有一定時間特性，所以可用于時間分析；如在輸出電容上取積分電壓信號Vc(t)，則Vc(t)正比于E，可做射線能量測量。探測效率：探測器測到的粒子數(shù)與此時實際入射到探測器中的該種粒子總數(shù)的比值。分辨率：指探測器測在識別兩個相鄰的能量、時間、位置之間最小差值的能力。主要有能量分辨率、時間分辨率、空間分辨率。線性響應：在一定范圍內探測器所給出的信息，與入射粒子相應的物理量是否成線性的標志。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是描述探測器的性能變化隨溫度及電源變化的指標。穩(wěn)定性越好，這種隨動性越小。輸出電路=探測器本身的輸出+與之相連的放大器的輸入干擾：主要是指空間電磁波感應，工頻交流電網(wǎng)的干擾，以及電源紋波干擾等外界因素。(可在電路和工藝上予以減小或消除)噪聲：是由所采用的元器件本身產生的。(可以設法減小但無法消除)采用均方值作為噪聲大小的衡量尺度。常用信噪比來衡量噪聲對測量精度的影響。散粒噪聲（探測器漏電流的噪聲、場效應管柵極漏電流噪聲）：在電子器件或半導體探測器中，由于載流子產生和消失的隨機漲落，形成通過器件的電流瞬時波動熱噪聲（場效應管的溝道熱噪聲、電阻原件的熱噪聲）：由導體或電阻中載流子的熱運動，使電路中的電流產生漲落造成。（與電路的外加電壓和平均電流無關，主要與溫度有關）低頻噪聲（場效應管閃爍噪聲）：在合成炭質電阻和晶體管，場效應管中，還存在一種隨頻率降低而增大的低頻噪聲。對于多級串聯(lián)網(wǎng)絡，其總的網(wǎng)絡響應為：a（O=A（O**z（O**j（/）常用脈沖信號的富氏變換和拉氏變換：前置放大器的作用：提高信噪比、減少外界干擾的影響、合理布局，便于調節(jié)和使用、實現(xiàn)阻抗轉換和匹配分類：電壓靈敏前置放大器、電荷靈敏前置放大器、電流靈敏前置放大器（按照成形特點）（各類的主要應用場合）功率譜密度函數(shù)和降低前置放大器噪聲的措施a噪聲、b噪聲、c噪聲放大器在核測量系統(tǒng)中的作用：放大、成形放大器的結構：極性轉換電路、極-零相消電路、積分濾波放大電路、基線恢復電路等放大倍數(shù)取決于：放大器的放大倍數(shù)取決于前置放大器輸出幅值和后續(xù)分析測量設備所要求的信號大小。放大倍數(shù)穩(wěn)定性：放大器在連續(xù)使用的時間內由于環(huán)境的變化，電源電壓變化等因素導致放大器倍數(shù)的不穩(wěn)定程度。其結果是使測量到的能譜產生畸變，實驗誤差增大。譜儀放大器的放大倍數(shù)：用階躍電壓或上升時間足夠小，寬度足夠寬的矩形脈沖作為輸入信號，在一定的成形電路時間常數(shù)條件下，輸出脈沖和輸入脈沖幅度之比。通常把非線性分為積分非線性與微分非線性積分非線性（INL）定義：微分非線性（DNL）：改善放大器線性的方法：合理選擇工作點，在輸入信號作用下盡可能減少工作電流的變化;采用負反饋方法，它可以使放大器非線性減少到原來的1/（1+AF）。濾波成形的作用：抑制系統(tǒng)的噪聲，使系統(tǒng)信噪比最佳;使信號的形狀滿足后續(xù)分析測量設備的要求白化濾波器匹配濾波器白噪聲：濾波成形電路的信息畸變：彈道虧損堆積畸變極-零相消：在幾級相串聯(lián)的系統(tǒng)中，將前級傳遞函數(shù)的極（零）點和后級的零（極）點相消，從而改善輸出波形的方法稱為極-零相消?；€恢復：堆積拒絕方法線性門：線性門是傳輸信號并控制其能否通過的門電路，用于時域里信號的篩選或采樣。傳輸函數(shù)死時間校正：由測到的總計數(shù)率除以活時間就是信號的計數(shù)率截止頻率第四章脈沖幅度選擇的基本電路是脈沖幅度甄別器工作原理：它有一個閾電壓，稱為甄別閾。輸入脈沖幅度大于給定的甄別閾時，輸出一個脈沖，輸入脈沖幅度小于給定的甄別閾時則無脈沖輸出。有無脈沖輸出輸出可分別用邏輯“1”或邏輯“0”表示。半計數(shù)法單道脈沖幅度分析器工作原理幅度分析幅度響應變換系數(shù)道寬第五章時間分析概述定時電路：用來確定粒子進入探測器的時間，它應該使各種因素對定時產生的誤差為最小。誤差產生的原因時間誤差時間移動：輸入脈沖的幅度和波形的變化引起定時電路輸出脈沖定時時刻的移動。時間晃動：系統(tǒng)的噪聲和探測器信號的統(tǒng)計漲落引起的定時時刻的漲落。前沿定時（延遲產生的因素）：輸入信號幅度變化引起的時間移動；輸入信號上升時間變化引起的時間移動；噪聲引起的時間晃動；輸入信號統(tǒng)計漲落引起的時間晃動。四中定時方法的比較：定時單道脈沖幅度分析器定義：具有定時功能的單道脈沖幅度分析器分類：慢定時單道和快定時單道分辨時間不同的分類符合曲線時間間