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共面栅碲锌镉探测器读出电路设计及性能研究

原子能科学技术 2018年第3期52卷 539-546页

作者：曾国强张开琪范颖唐伟卿松余鹏喻明福成都理工大学地学核技术四川省重点实验室四川成都610059

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号,本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究,设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路,主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能,本文测试了各... 详细信息

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号,本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究,设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路,主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能,本文测试了各单元电路的性能及探测系统能量分辨率随偏置电压、增益调节电路中两路信号的相对增益G的变化规律。结果表明:高压偏置电路两路输出偏压与输入偏置电压的相关系数R2均为0.998;前置放大电路输出噪声为5mV;增益调节及减法电路输出信号噪声为10mV;输入偏置电压、相对增益G的变化均会影响探测系统能量分辨率,当偏置电压为-1 650V、相对增益G为0.7时对137Cs源产生的γ射线能量分辨率最佳,可达3.65%,且无明显拖尾现象。

关键词： CPG-CZT探测器读出电路偏置电压相对增益G 能量分辨率

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混合模式低噪声3kV高压直流电源设计

原子能科学技术 2016年第8期50卷 1510-1516页

作者：曾国强郎军葛良全魏世龙杨剑张开琪成都理工大学地学核技术四川省重点实验室四川成都610059

高压直流电源是电离室等核辐射探测器的关键部件。针对需要3kV左右高压的电离室,本文研制了0~3kV连续可调的低噪声、高效率、小体积及高稳定性的高压直流电源。该高压直流电源系统采用线性与开关混合模式设计,兼顾了转换效率与低噪声。... 详细信息

高压直流电源是电离室等核辐射探测器的关键部件。针对需要3kV左右高压的电离室,本文研制了0~3kV连续可调的低噪声、高效率、小体积及高稳定性的高压直流电源。该高压直流电源系统采用线性与开关混合模式设计,兼顾了转换效率与低噪声。核心部分升压转换部分采用线性罗耶谐振电路与高频变压器实现,保证足够低的高压电源输出纹波。罗耶谐振电路的供电电源则由边沿时间控制型超低噪声开关稳压器LT1534提供,从而实现了混合模式高压直流电源的设计。高压直流电源输出部分采用二阶RC滤波电路进一步降低了输出电压的纹波。实测输出电压范围为0~3kV,静态功耗为0.4 W,3kV输出时纹波为16.55mV,由此可知该电源可用于低噪声的核辐射探测器供电场合。

关键词：电离室电源高压直流电源罗耶谐振混合模式电源 LT1534

大体积NaI(Tl)数字式车载γ能谱仪的研制

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原子能科学技术 2016年第11期50卷 2048-2054页

作者：曾国强杨剑魏世龙张开琪葛良全严磊成都理工大学地学核技术重点实验室四川成都610051

车载γ能谱仪主要应用于区域放射性核素活度测量、放射源搜索及核污染检测,而数字化技术是提高车载γ能谱仪灵敏度与快速响应的有效方法。本文研制了可支持1~5个4L大体积NaI（Tl）的数字式车载γ能谱仪系统。该系统采用数字核脉冲处理... 详细信息

车载γ能谱仪主要应用于区域放射性核素活度测量、放射源搜索及核污染检测,而数字化技术是提高车载γ能谱仪灵敏度与快速响应的有效方法。本文研制了可支持1~5个4L大体积NaI（Tl）的数字式车载γ能谱仪系统。该系统采用数字核脉冲处理技术独立获取多个NaI（Tl）晶体的能谱,并通过无线WiFi、快速以太网、RS232等3种方式发送谱线数据给军用计算机。本系统在计算机上实现了实时核素识别、数字成图、色差能谱显示、ROI监控、数据回放等功能。结果表明,本系统采用数字技术后提升了车载γ能谱仪的能量分辨率、低能射线识别度和能量线性度,且具备更加稳定精确的数字稳谱效果。该系统不仅可用于放射性资源勘查,也可用于快速核应急、核污染检测、放射源搜索等。

关键词：车载γ能谱仪数字多道核素识别数字稳谱

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滤膜对放射性气溶胶α能谱测量拖尾影响

核技术 2016年第7期39卷 31-36页

作者：夏源曾国强谷懿赖茂林张开琪王涛成都理工大学四川省地学核技术重点实验室成都610059

滤膜是放射性气溶胶测量系统中重要组成部分,由于滤膜本身的特性造成天然放射性气溶胶α能谱拖尾会干扰人工放射性气溶胶测量结果,甚至会造成测量结果错误。通过实验分别测试相同滤膜(混合纤维)不同孔径和相同孔径不同滤膜对α能谱测量... 详细信息

滤膜是放射性气溶胶测量系统中重要组成部分,由于滤膜本身的特性造成天然放射性气溶胶α能谱拖尾会干扰人工放射性气溶胶测量结果,甚至会造成测量结果错误。通过实验分别测试相同滤膜(混合纤维)不同孔径和相同孔径不同滤膜对α能谱测量拖尾的影响。实验表明,用小流量(5 L·min-1)系统采集天然放射性气溶胶时,选用和天然放射性气溶胶最大粒径(0.5μm)相当大小孔径的混合纤维滤膜(0.45μm)时,α能谱拖尾最小,加大抽气流量(20 L·min^(-1)),α能谱拖尾最小的混合纤维滤膜孔径略有减小(0.3μm);相同孔径下(0.45μm),混合纤维滤膜相比聚四氟乙烯滤膜和聚醚砜滤膜,对α能谱测量拖尾影响最小。本文为减小天然放射性气溶胶测量时α能谱拖尾选取合适滤膜提供了重要依据。

关键词：放射性气溶胶采样滤膜能峰拖尾 α能谱

CsI(Tl)晶体的APD前端读出特性研究

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核技术 2016年第10期39卷 41-45页

作者：胡浪张开琪曾国强赖茂林杨剑魏世龙成都理工大学地学核技术重点实验室成都610059

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,... 详细信息

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明,偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率,在室温且APD两端的偏置电压为370 V时,对能量为662 ke V的γ射线能量分辨率为4.98%;在-20-40oC内,能量分辨率随温度的降低而提高。

关键词：雪崩光电二极管 CsI(Tl)闪烁晶体偏置电压温度能量分辨率

Si-PIN与CdTe探测器应用于X射线荧光能谱测量的研究

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光谱学与光谱分析 2017年第1期37卷 262-266页

作者：胡传皓曾国强葛良全喻明福魏世龙张开琪杨剑陈川成都理工大学地学核技术四川重点实验室四川成都610059

半导体探测器具有优异的性能因而被广泛应用于能量色散X射线荧光测量,以传统型Si-PIN半导体探测器与复合型CdTe半导体探测器为研究对象,分别从材料属性、探测效率、能量分辨率等方面对两种探测器进行对比,重点分析探测器灵敏区厚度、入... 详细信息

半导体探测器具有优异的性能因而被广泛应用于能量色散X射线荧光测量,以传统型Si-PIN半导体探测器与复合型CdTe半导体探测器为研究对象,分别从材料属性、探测效率、能量分辨率等方面对两种探测器进行对比,重点分析探测器灵敏区厚度、入射X射线能量、后级电路成型时间等因素对其性能的影响,并对由逃逸峰、空穴拖尾效应所导致的X射线荧光能谱的差异进行分析;同时,针对探测器空穴收集不完全的问题,基于FPGA设计了带有上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器,能够有效消除空穴拖尾的影响,提高能量分辨率。从实验结果可知:对能量低于15keV的射线,Si-PIN与CdTe探测器的探测效率基本相当;对能量大于15keV的射线,CdTe探测器的的探测效率明显占优;Si-PIN探测器的最佳成形时间约为10μs,CdTe探测器的最佳成形时间约为2.6μs,因而CdTe探测器更适用于高计数率条件;对于不同能量的X射线,Si-PIN探测器的能量分辨率优于CdTe探测器;CdTe探测器具有明显的空穴拖尾效应,将CdTe探测器与带上升时间甄别功能的数字多道脉冲幅度分析器配合使用,其能量分辨率显著提高。

关键词： Si-PIN CdTe 能量色散X射线荧光能谱测量

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保卫建筑文化乃业者之本 005

中国建设报

作者：张开琪

今天本刊刊发的“剧院营造建设遭遇易碎品时代”虽从建筑业的安全和技术创新角度进行了采访和解读，但根子还是在提醒从业人员要保卫建筑文化、延伸建筑价值、丰富建筑内涵，将师之建筑文化当作业者的本真。有报道称，位于贵州黔东南...

今天本刊刊发的“剧院营造建设遭遇易碎品时代”虽从建筑业的安全和技术创新角度进行了采访和解读，但根子还是在提醒从业人员要保卫建筑文化、延伸建筑价值、丰富建筑内涵，将师之建筑文化当作业者的本真。有报道称，位于贵州黔东南的西江千户苗寨是世界最大的苗寨?

关键词：

来源： cnki报纸评论

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便携式γ能谱仪闪烁探头改进设计及性能研究

原子能科学技术 2017年第8期51卷 1471-1477页

作者：李元东葛良全王彦瑜张开琪胡传皓卢威骅孙坤黄锐成都理工大学地学核技术四川省重点实验室四川成都610051 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国辐射防护研究院山西太原030006

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测... 详细信息

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测试了能量分辨率随温度与偏压的变化规律,并对多种放射源的γ射线进行能谱响应实验。实验结果表明:当温度为23℃且偏压为370V时,该闪烁探头对^(137) Cs、^(226) Ra、^(60) Co和^(152) Eu源的γ射线具备优异的能谱响应特性,其中,对^(137) Cs源的γ射线能量分辨率可达4.98%,输出信号信噪比可达21∶1,上升时间为80ns。可见,改进后的闪烁探头的性能有大幅提升,具备能量分辨率更佳、体积更小、抗机械性能与适用性更强等优点。

关键词： γ能谱仪闪烁探头电荷灵敏放大器雪崩光电二极管能谱响应能量分辨率

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车载γ能谱仪数据实时传输系统设计

核电子学与探测技术 2016年第5期36卷 466-469,474页

作者：杨剑曾国强赖茂林张开琪葛良全王涛成都理工大学地学核技术重点实验室成都610051

传统γ能谱仪采用小体积探测器和串口传输数据,不能满足车载谱仪大体积多探测器快速巡测的大数据量传输的要求,且存在多探测器时间协同问题。论文采用两个4 L大体积Na I(Tl)闪烁体晶体提高探测速率,使用GPS秒脉冲时钟同步独立数字多道... 详细信息

传统γ能谱仪采用小体积探测器和串口传输数据,不能满足车载谱仪大体积多探测器快速巡测的大数据量传输的要求,且存在多探测器时间协同问题。论文采用两个4 L大体积Na I(Tl)闪烁体晶体提高探测速率,使用GPS秒脉冲时钟同步独立数字多道进行谱线测量,谱线数据通过CAN总线传输到能谱仪主机并与GPS信息进行打包,再通过无线Wi-Fi高速传输到电脑进行谱线和核素分析,从而保证了时间精度和传输速度的要求,最后将分析结果传输到远程服务器用于实时评估环境辐射情况。

关键词：车载 γ谱仪 CAN总线 Wi-Fi 全球定位系统