核電子學(xué)與核儀器

1、1 解釋：核輻射探測(cè)器輻射探測(cè)器是將入射射線的信息(能量、強(qiáng)度、種類等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或者其它易測(cè)量信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，即傳感器或換能器。是用來(lái)對(duì)核輻射和粒子的微觀現(xiàn)象，進(jìn)行觀察和研究的傳感器件裝置或材料。2 核輻射探測(cè)的主要內(nèi)容有哪些？輻射探測(cè)的主要內(nèi)容有：記錄入射粒子的數(shù)量(射線強(qiáng)度)，測(cè)定射線的種類，確定射線的能量等。應(yīng)用要求不同，探測(cè)的內(nèi)容可能不同，使用的輻射探測(cè)器也可能不同。3 常見的核輻射探測(cè)器按工作原理可分成哪幾類？常見的輻射探測(cè)器，按工作原理可分成以下幾類:利用射線通過(guò)物質(zhì)產(chǎn)生的電離現(xiàn)象做成的輻射探測(cè)器，例如，電離室、半導(dǎo)體探測(cè)器等。 利用射線通過(guò)物質(zhì)產(chǎn)生熒光現(xiàn)象做成的探測(cè)器，例如，閃

2、爍計(jì)數(shù)器。 利用輻射損傷現(xiàn)象做成的探測(cè)器，例如，徑跡探測(cè)器。 利用射線與物質(zhì)作用產(chǎn)生的其他現(xiàn)象，例如，熱釋光探測(cè)器。 利用射線對(duì)某些物質(zhì)的核反應(yīng)、或相互碰撞產(chǎn)生易于探測(cè)的次級(jí)粒子做成的探測(cè)器，例如，中子計(jì)數(shù)管。 利用其他原理做成的輻射探測(cè)器。4 閃爍計(jì)數(shù)器由哪幾個(gè)部分組成？答：閃爍計(jì)數(shù)器由閃爍體和光電倍增管等組成。5 核輻射探測(cè)器輸出的脈沖，其哪些參量與射線強(qiáng)弱、能量大小有著什么樣的定性關(guān)系？入射射線強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)就多一些；入射粒子能量大時(shí)，產(chǎn)生的光子就多，脈沖幅度就大一些，從這些情況便可測(cè)知射線的強(qiáng)度與能量。6 對(duì)用作核輻射探測(cè)器的閃爍體有哪些要求？閃爍體應(yīng)該有較大的阻止本領(lǐng)，

3、這樣才能使入射粒子在閃爍體中損耗較多的能量，使其更多地轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出較亮的閃光。為此，閃爍體的密度及原子序數(shù)大一些對(duì)測(cè)量射線是合適的。閃爍體應(yīng)有較大的發(fā)光效率(也稱轉(zhuǎn)換效率)。閃爍體對(duì)自己發(fā)出的光應(yīng)該是透明的，這樣，閃爍體射出的光子可以大部分(或全部)穿過(guò)閃爍體,到達(dá)其后的光電倍增管的陰極上，產(chǎn)生更多的光電子。閃爍體的發(fā)光時(shí)間應(yīng)該盡可能短。閃爍體的發(fā)光時(shí)間越短，它的時(shí)間分辨能力也就越強(qiáng)，在一定時(shí)間間隔內(nèi)，能夠觀測(cè)的現(xiàn)象也就更多，可以避免信號(hào)的重疊。閃爍體發(fā)射的光譜應(yīng)該與光電倍增管的光陰極光譜響匹配，這樣才能使產(chǎn)生的光子被充分利用起來(lái)，使光電倍增管的光陰極產(chǎn)生較多的光電子。否則，將因?yàn)楣怆姳对?/p>

4、管對(duì)閃爍體發(fā)射的光子光譜不敏感，而不能產(chǎn)生良好的響應(yīng)，得不到大的輸出信號(hào)。閃爍體要有很高的能量分辨本領(lǐng)。除此以外，其它條件，例如：要求閃爍體易于加工；閃爍體具有適當(dāng)?shù)恼凵渎屎凸馀汉夏芰?，盡可能避免全反射，使大部分光線都能射到光電倍增管的光陰極上；閃爍體能夠長(zhǎng)期工作于輻射條件下，閃爍體性能穩(wěn)定等等，也是人們所期望的。7 能量分辨能力與射線能量有何關(guān)系？能量越高，產(chǎn)生粒子數(shù)越多，相對(duì)漲落就越小，能量分辨本領(lǐng)就會(huì)好些；能量越低，產(chǎn)生的光子數(shù)越少，相對(duì)漲落就會(huì)越大，能量分辨本領(lǐng)就會(huì)差。8 解釋：探測(cè)效率一段時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器探記錄到的粒子數(shù)與入射到探測(cè)器中的該種粒子數(shù)之比。(探測(cè)效率是入射粒子通過(guò)探測(cè)器的

5、靈敏體積時(shí)，能產(chǎn)生輸出信號(hào)的概率)9 常用的閃爍體有哪些？(1)碘化鈉(鉈) (2)硫化鋅(銀)(3)碘化銫(鉈)(4)碘化鋰(鉈)(5)液體閃爍體10 為什么NaI(Tl)探測(cè)器具有很高的探測(cè)效率？NaI(Tl)晶體是具有很大光輸出的閃爍體，廣泛應(yīng)用于探測(cè)射線的強(qiáng)度和能量。NaI(Tl)晶體的相對(duì)密度大，有效原子序數(shù)高，碘的含量占85%(碘的原子序數(shù)為53)，所以阻止射線本領(lǐng)很大。NaI閃爍體可以做成很大的尺寸(體積在以上)，由于NaI(Tl)單晶十分透明，利用它來(lái)探測(cè)射線是很有利的，探測(cè)射線效率很高，可在百分之幾十左右。11 簡(jiǎn)述光電倍增管的工作原理工作時(shí)，各電極上依次加有遞增的電壓，當(dāng)光

6、陰極上打出的光電子經(jīng)電場(chǎng)加速，打到第一個(gè)倍增電極上時(shí)，每個(gè)光電子能夠從這個(gè)倍增電極上打出36個(gè)電子，這些電子又被電場(chǎng)加速，又會(huì)在下一級(jí)倍增電極上打出36倍的電子來(lái)，這樣不斷地增殖，陽(yáng)極上就可以收集到一大群電子，形成一幅度足夠大的電脈沖，由陽(yáng)極輸出。12 測(cè)量射線采樣哪種閃爍體？需要注意什么？常用的閃爍體為ZnS(Ag)晶體。其外不應(yīng)有覆蓋物，閃爍體做成一層薄膜，使其厚度稍大于粒子在此閃爍體中的射程。13 測(cè)量射線采樣哪種閃爍體？需要注意什么？是有機(jī)閃爍體或塑料閃爍體，測(cè)量射線時(shí)，閃爍體厚度要大一些為了消除射線的影響，閃爍體需要外包一層鋁箔，并可屏蔽光線。14 光電倍增管各倍增極上的電壓可以通過(guò)

7、分壓電阻得到，對(duì)分壓電阻有何要求？為什么？在進(jìn)行一般強(qiáng)度測(cè)量時(shí)，各極電壓沒(méi)有特殊要求，用做能譜測(cè)量時(shí)，分壓電阻不宜太大光電倍增管內(nèi)有電流脈沖通過(guò)時(shí)，各極電壓波動(dòng)可以較小15 使用閃爍計(jì)數(shù)器有哪些注意事項(xiàng)？光電倍增管必須避光使用，嚴(yán)防漏光。為使閃爍計(jì)數(shù)器正常工作，應(yīng)提前接通電源，使光電倍增管達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。閃爍體及光電倍增管均應(yīng)避光保存。光電倍增管及管座應(yīng)該保持清潔干燥，不發(fā)生發(fā)生漏電。工作時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)光電倍增管有影響，應(yīng)采取屏蔽措施。光電倍增管應(yīng)選擇合適的高壓。使用時(shí)應(yīng)該仔細(xì)檢查光電倍增16 氣體探測(cè)器有哪幾種？電離室、正比計(jì)數(shù)器和蓋-勒(G-M)計(jì)數(shù)器統(tǒng)稱為氣體探測(cè)器。17 電離室有哪兩種類

8、型？分別解釋之。一種是記錄單個(gè)輻射粒子的脈沖電離室，主要用于測(cè)量重帶電粒子的能量和強(qiáng)度。按輸出回路的參量，脈沖電離室又可分為離子脈沖電離室和電子脈沖電離室。另一種是記錄大量輻射粒子平均效應(yīng)的電流電離室和累計(jì)效應(yīng)的累計(jì)電離室，主要用于測(cè)量X、和中子射線的強(qiáng)度或通量、劑量或劑量率。它是劑量監(jiān)測(cè)和反應(yīng)堆控制的主要傳感元件。18 解釋：氣體探測(cè)器的氣體放大現(xiàn)象氣體放大現(xiàn)象，即被加速的原電離電子在電離碰撞中，逐次倍增而形成電子雪崩。19 與電離室相比，正比計(jì)數(shù)器有哪些優(yōu)點(diǎn)？(1)輸出的脈沖幅度較大。(2)靈敏度較高。(3)脈沖幅度幾乎與原電離的地點(diǎn)無(wú)關(guān)。20 G-M計(jì)數(shù)器探測(cè)射線具有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)？G-M

9、計(jì)數(shù)器探測(cè)射線具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)靈敏度高2)脈沖幅度大(3)穩(wěn)定性高4)計(jì)數(shù)器的大小和幾何形狀可按探測(cè)粒子類型和應(yīng)用要求在較大范圍內(nèi)變動(dòng)5)使用方便、成本低廉、制作工藝和儀器電路都比較簡(jiǎn)單.G-M計(jì)數(shù)器的主要缺點(diǎn)是：不能鑒別粒子的類型和能量；分辨時(shí)間長(zhǎng)，約102s，不能進(jìn)行快速計(jì)數(shù)；正常工作的溫度范圍較??；有亂真計(jì)數(shù)。21 何為G-M計(jì)數(shù)管的坪曲線？有何特點(diǎn)？在強(qiáng)度不變的放射源照射下測(cè)量計(jì)數(shù)率隨工作電壓的變化稱為坪曲線。曲線的特點(diǎn)是當(dāng)工作電壓超過(guò)起始電壓時(shí)，計(jì)數(shù)率由零迅速增大；當(dāng)工作電壓繼續(xù)升高時(shí)，計(jì)數(shù)率緩慢地隨電壓增大而增大，并有一個(gè)明顯的坪存在，工作電壓再繼續(xù)升高，計(jì)數(shù)率又急劇增大，這是因

10、為計(jì)數(shù)管失去猝熄作用，形成連續(xù)放電.22 使用G-M計(jì)數(shù)管有哪些注意事項(xiàng)？(1)使用前應(yīng)大致了解該型號(hào)計(jì)數(shù)管的性能(2)嚴(yán)禁計(jì)數(shù)管發(fā)生連續(xù)放電情況，一旦發(fā)生應(yīng)立即斷掉高壓。(3)探測(cè)射線不能太強(qiáng)，計(jì)數(shù)率不能過(guò)高23 半導(dǎo)體探測(cè)器有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)？半導(dǎo)體探測(cè)器的主要優(yōu)點(diǎn)(1)能量分辨率很高。2)可以制成高空間分辨和快時(shí)間響應(yīng)的探測(cè)器。(3)測(cè)量電離輻射的能量時(shí)，線性范圍寬。半導(dǎo)體探測(cè)器的主要缺點(diǎn)(1)對(duì)輻射損傷較靈敏，受強(qiáng)輻射后性能變差。(2)常用的鍺探測(cè)器，需要在低溫(液氮)條件下工作，甚至要求在低溫下保存，使用不便24 影響金硅面壘探測(cè)器能量分辨力的主要因素有哪些？(1) 輸出脈沖幅度的統(tǒng)計(jì)漲

11、落:(2) 探測(cè)器和電子學(xué)噪聲由P-N結(jié)反向電流及表面漏電流的漲落造成； 電子學(xué)噪聲主要由第一級(jí)FET構(gòu)成，包括：零電容噪聲和噪聲斜率。噪聲的表示方法：等效噪聲電荷ENC.(3) 窗厚度的影響:式中為單位窗厚度引起的能量損失. 總線寬為：25 解釋半導(dǎo)體探測(cè)器的輻射損傷效應(yīng)。半導(dǎo)體探測(cè)器受強(qiáng)輻射照射一段時(shí)間以后性能會(huì)逐漸變壞，這種效應(yīng)稱為半導(dǎo)體探測(cè)器的輻射損傷效應(yīng)，簡(jiǎn)稱輻射損傷或輻照效應(yīng)。26 解釋PIN探測(cè)器及名稱由來(lái)。 60年代，采用鋰漂移技術(shù)在P型和N型半導(dǎo)體之間，得到受主雜質(zhì)濃度和施主雜質(zhì)濃度平衡的高電阻率補(bǔ)償材料區(qū)，該區(qū)具有的性質(zhì)與本征材料類似，通常以I(Intrinsic)表示，簡(jiǎn)

12、稱I區(qū)，又叫補(bǔ)償區(qū)，它是探測(cè)器的靈敏區(qū)，其厚度可以達(dá)到10mm以上。鋰漂移探測(cè)器是P-I-N結(jié)構(gòu)，習(xí)慣上又稱為PIN探測(cè)器。27 解釋內(nèi)放大探測(cè)器名稱由來(lái)及工作原理。普通的半導(dǎo)體探測(cè)器只收集入射粒子在靈敏體積內(nèi)產(chǎn)生的載流粒子，輸出的脈沖幅度比較小，從而限制了探測(cè)器對(duì)低能輻射的探測(cè)。為了解決這一問(wèn)題，研制出了一種在探測(cè)器內(nèi)部對(duì)信號(hào)(與噪聲相比)優(yōu)先放大的探測(cè)器，稱為內(nèi)放大探測(cè)器。當(dāng)一個(gè)PN結(jié)探測(cè)器所加偏壓足夠高時(shí)，在PN結(jié)的整個(gè)電荷區(qū)形成一定強(qiáng)度的電場(chǎng)，入射粒子產(chǎn)生的載流粒子從電場(chǎng)獲得的能量足以使其中的漂移電子在收集過(guò)程中又產(chǎn)生新的電離，即產(chǎn)生新的空穴-電子對(duì)。這些次級(jí)載流粒子如果得到足夠的能量

13、就能再次產(chǎn)生電離，這樣一個(gè)級(jí)聯(lián)過(guò)程會(huì)使初始的信號(hào)有一個(gè)顯著的放大28 什么是導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體(1)導(dǎo)體：存在滿帶、導(dǎo)帶（部分填滿，且存在許多空著的能級(jí)）所以可以從電場(chǎng)獲得能量，經(jīng)碰撞損失能量產(chǎn)生電荷宏觀流動(dòng)產(chǎn)生電流。（2）絕緣體：存在滿帶、空帶，禁帶寬度大，在加電場(chǎng)下，滿帶電子由于填滿不會(huì)獲得能量躍遷到高能級(jí)，而導(dǎo)帶雖有空能級(jí)但無(wú)電子因而不能產(chǎn)生電流，而不導(dǎo)電。（3）半導(dǎo)體：存在滿帶、導(dǎo)帶（為空），禁帶寬度窄，在一定溫度下滿帶里的電子會(huì)躍遷到導(dǎo)帶這是滿帶既有空位且導(dǎo)帶有電子，從而使晶體有了導(dǎo)電性。29 什么是本征半導(dǎo)體、雜志半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體。（1）本征半導(dǎo)體：理想、無(wú)雜質(zhì)的半

14、導(dǎo)體. 由于熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的載流子濃度稱為本征載流子濃度，且導(dǎo)帶中的電子數(shù)和價(jià)帶中的空穴數(shù)嚴(yán)格相等。載流子濃度： （2）雜志半導(dǎo)體：替位型，間隙型；(1) 替位型：III族元素，V族元素；(2) 間隙型：Li，可在晶格間運(yùn)動(dòng)。（3）N型半導(dǎo)體：施主雜質(zhì)為V族元素，其在半導(dǎo)體中形成的局部能級(jí)接近禁帶頂部(即導(dǎo)帶底部)，表示該局部能級(jí)與導(dǎo)帶底帶的能量差值，則。在室溫下，雜質(zhì)原子的原來(lái)處于其局部能級(jí)上的電子很易因熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入導(dǎo)帶，使導(dǎo)帶中的電子數(shù)增多，并使該雜質(zhì)原子自身處于離化狀態(tài)。這類雜質(zhì)原子越多，則導(dǎo)帶內(nèi)的電子局越多。雜質(zhì)原子成為正電中心，這類在導(dǎo)帶中產(chǎn)生電子的雜質(zhì)稱作“施主”，它們所產(chǎn)生的局部能

15、級(jí)稱作“施主能級(jí)”。摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為N 型半導(dǎo)體。（4）P型半導(dǎo)體：受主雜質(zhì)為III族元素，受主雜質(zhì)在半導(dǎo)體中形成的局部能級(jí)一定很接近禁帶底部(即滿帶頂部)，表示該局部能級(jí)與滿帶頂部的能量差值，則.室溫下滿帶中電子容易躍遷這些能級(jí)上；在滿帶中出現(xiàn)空穴。所以，此時(shí)多數(shù)載流子為空穴，雜質(zhì)原子成為負(fù)電中心。這類雜質(zhì)稱為“受主雜質(zhì)”，所產(chǎn)生的局部能級(jí)稱為“受主能級(jí)”。摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為P 型半導(dǎo)體。30 分析P-N結(jié)半導(dǎo)體探測(cè)器的工作原理。 （1）勢(shì)壘區(qū)靈敏體積（2）結(jié)區(qū)外的兩部分半導(dǎo)體二個(gè)電極（3）一旦入射粒子在勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生了電子-空穴對(duì)，電子與空穴將立刻被電場(chǎng)掃向兩邊，從而給出信號(hào)電流

16、。在探測(cè)器商家反向相電壓V，當(dāng)射線入射結(jié)區(qū)后所產(chǎn)生的電流信號(hào)將在負(fù)載電阻R上產(chǎn)生電壓脈沖信號(hào)在經(jīng)過(guò)放大后加以測(cè)量。31 解釋HGe探測(cè)器不同位置輸出波形的特征及形成原因？ 核電子學(xué)1 核電子學(xué)的概念核電子學(xué)(nuclear electronics)，是在核輻射探測(cè)技術(shù)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是電子學(xué)與核科學(xué)之間的一門交叉學(xué)科。2 核電子學(xué)的研究對(duì)象 各種輻射探測(cè)器及與之相應(yīng)的電子電路系統(tǒng)；針對(duì)核信息的隨機(jī)性、統(tǒng)計(jì)性和單次性等特點(diǎn)的各種精密電子測(cè)量技術(shù)、時(shí)間間隔、空間分辨；配有在電子計(jì)算機(jī)的核電子系統(tǒng)，用于在核科學(xué)技術(shù)和高能物理實(shí)驗(yàn)中實(shí)時(shí)獲取并處理巨量核信息。在實(shí)驗(yàn)全過(guò)程不間斷的對(duì)整個(gè)系

17、統(tǒng)工作的監(jiān)測(cè)和控制。3 按照測(cè)量輻射信息參量的不同，(核)輻射測(cè)量?jī)x器可分為？它們的差別主要在于？總道(總量)測(cè)量?jī)x器和能譜測(cè)量?jī)x器兩大類它們的差別主要在于，對(duì)射線產(chǎn)生的脈沖信號(hào)處理電路不同。4 測(cè)量?jī)x器的電子學(xué)電路主要由哪些部分組成？簡(jiǎn)單的工作過(guò)程是？由前置電路、放大電路、脈沖幅度甄別器或脈沖幅度分析器、脈沖記錄和處理電路、顯示器、電源以及有關(guān)輔助電路等部分組成。2當(dāng)射線進(jìn)入輻射探測(cè)器，與其作用后轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，該信號(hào)首先傳入前置電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚砗头糯?，?jīng)放大后的脈沖信號(hào) (可稍遠(yuǎn)距離傳輸)，通過(guò)電纜傳送到儀器的主體部分，再次被放大，以保證后續(xù)電路能夠記錄得到5 為什么將放大器分為前置放

18、大器和主放大器。為了減小信噪比要盡量使放大器盡量靠近從探測(cè)器，但如果把整個(gè)放大器做入探測(cè)器，系統(tǒng)會(huì)比較笨重，并且可能受到探測(cè)器周圍的條件限制，因此把放大器分為前置放大器和主放大器。前置放大器比較小，緊靠探測(cè)器構(gòu)成探頭，減了Cs。主放大器通過(guò)電纜核探頭相連。6 為什么要主放大器或譜儀放大器？前置放大器輸出的脈沖，其幅度和波形并不適合于后續(xù)分析電路的要求。所以，要對(duì)信號(hào)進(jìn)一步放大和成形。為了提高信噪比和提供脈沖幅度分析器所要求的脈沖形狀，也必須采用脈沖成形放大電路7 前置放大器的作用答：在輻射測(cè)量中，探測(cè)器輸出的信號(hào)往往較小，需要加以放大再進(jìn)一步處理提高系統(tǒng)的信噪比。減小信號(hào)經(jīng)電纜傳送時(shí)外界的干擾

19、。8 什么是主放大器？在放大和成形的過(guò)程中必須嚴(yán)格保持探測(cè)器輸出的有用信息，如射線的能量信息和時(shí)間信息，盡可能減少它們的失真。這樣的放大和成形就由放大器來(lái)完成。用于核輻射能譜儀的放大器，通常也稱為譜儀放大器，或相對(duì)于前置放大器，稱之為主放大器。9 譜儀放大器的原理方框圖。10 在譜儀放大器中，為什么一開始就采用濾波成形電路呢？前置放大器的輸出信號(hào)其尾部衰減時(shí)間通常在幾十微秒以上，而上升時(shí)間約有幾十納妙。這種“堆積信號(hào)”很容易使放大器阻塞而失去放大功能，因而，很難對(duì)信號(hào)進(jìn)行線性放大。為了縮短脈沖后沿，脈沖成形電路是必不可少的。11 放大器的幅度過(guò)載概念與克服幅度過(guò)載的主要方法有？在放射性測(cè)量中，

20、往往有一些高能射線，在探測(cè)器中產(chǎn)生比被研究的脈沖幅度大幾十倍的甚至使上百倍的脈沖，這樣的脈沖使放大器超出線性范圍的同時(shí)，還使其后一段時(shí)間內(nèi)到來(lái)的低能射線信號(hào)得不到正常放大，從而使測(cè)量產(chǎn)生誤差。這種現(xiàn)象就是放大器的幅度過(guò)載，克服幅度過(guò)載的主要方法有：采用直接耦合電路采用限幅措施12 基線漂移的產(chǎn)生原因與危害？信號(hào)堆積使基線發(fā)生漲落。除此以外，即使是無(wú)“長(zhǎng)尾堆積”的系列脈沖通過(guò)CR微分網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于電容在放電時(shí)間內(nèi)，未能把存儲(chǔ)的電荷放完，當(dāng)下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，電容上剩余的電荷將引起這個(gè)后來(lái)脈沖的基線發(fā)生偏移，其結(jié)果使能譜峰位移動(dòng)，能量分辨能力下降，在高計(jì)數(shù)率的情況下，表現(xiàn)得尤為突出，13 解決基線漂移

21、問(wèn)題的途徑與實(shí)現(xiàn)？在主放大器的一開始設(shè)置微分成形電路，使脈沖變窄，盡可能消除脈沖重疊現(xiàn)象，減小基線漂移。如前面所述，采用的極-零相消成形電路，它也是克服基線漂移的措施之一。除掉產(chǎn)生基線漂移的耦合電容。各個(gè)放大環(huán)節(jié)之間采用直接耦合。采用直流恢復(fù)器或基線恢復(fù)器。14 脈沖幅度甄別器基本原理？用作脈沖幅度選擇的基本電路是脈沖幅度甄別器。它有一個(gè)可以調(diào)節(jié)的閾壓，稱為甄別閾當(dāng)輸入脈沖幅度大于給定的甄別閾時(shí)，輸出一個(gè)脈沖；當(dāng)輸入脈沖幅度小于給定的甄別閾時(shí)，則沒(méi)有脈沖輸出。15 積分譜與微分譜如果改變閾壓，記錄到相應(yīng)的大于的脈沖數(shù)為。則所得到的脈沖數(shù)與閾壓的關(guān)系就是脈沖幅度的積分分布，如圖(c)所示，通常稱

22、為積分譜16 系統(tǒng)的“死時(shí)間”一個(gè)理想的甄別器應(yīng)該有快速響應(yīng)性能，它能處理兩個(gè)時(shí)間間隔十分相近的脈沖，這種時(shí)間間隔的最小值稱為脈沖幅度甄別器的死時(shí)間。 17 單道脈沖幅度分析器工作原理？單道脈沖幅度分析器，也稱微分甄別器，要求只有輸入脈沖幅度落在給定的電壓區(qū)間范圍內(nèi)，才有脈沖輸出。而輸入脈沖幅度小于或大于時(shí)都沒(méi)有脈沖輸出，18 如何采用單道脈沖幅度分析器測(cè)量能譜？因此，若保持道寬一定，改變(同時(shí)改變)，測(cè)量在不同的時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖計(jì)數(shù)N，就可得到計(jì)數(shù)率與脈沖幅度之間的關(guān)系曲線19 為什么要解決譜線漂移？譜線發(fā)生偏移，或稱為漂移，也就是譜線(譜峰)的位置發(fā)生了變化，它是能譜測(cè)量?jī)x器不穩(wěn)定

23、的一種表現(xiàn)，是能譜分析過(guò)程中應(yīng)該極力避免的，但是，又是避免不了的，只是譜漂的程度大小而已。譜線發(fā)生漂移，本質(zhì)上是，在入射粒子能量沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，(與粒子能量成線性關(guān)系的)脈沖幅度卻發(fā)生了變化，導(dǎo)致在微分譜圖中，譜峰位置發(fā)生變化。20 解決譜漂的方法：(1) 穩(wěn)譜技術(shù)(2) 基線恢復(fù)(3) 基于譜分析的軟件方法，重新確定峰位和峰邊界計(jì)算題1、設(shè)用GM管測(cè)粒子強(qiáng)度，每分鐘計(jì)數(shù)5105個(gè)。假如該GM管之分辨時(shí)間為3微秒，試校正計(jì)數(shù)損失。2、死時(shí)間分別為40 和100 的探測(cè)器A和B，若B探測(cè)器的死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率是A探測(cè)器死時(shí)間漏計(jì)數(shù)率的兩倍，求真實(shí)計(jì)數(shù)率是多少？1、 名詞解釋：核電子學(xué)：物理學(xué)、

24、核科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相結(jié)合而形成的一門交叉學(xué)科。核輻射探測(cè)器：利用輻射在氣體、液體或固體中引起的電離、激發(fā)效應(yīng)或其它物理、化學(xué)變化進(jìn)行輻射探測(cè)的器件稱為輻射探測(cè)器。核儀器：是指用于核輻射產(chǎn)生或測(cè)量的一類儀器的統(tǒng)稱。能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)：設(shè)輻射粒子在探測(cè)器中損失的能量為E，探測(cè)器產(chǎn)生的電子電荷數(shù)為N，則N/E稱為探測(cè)器的能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)。=N/E能量線性：定義：是指探測(cè)器產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)平均值和所需消耗的粒子能量之間的線性程度。探測(cè)器的穩(wěn)定性：探測(cè)器中能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)在環(huán)境溫度T和電源電壓V變化時(shí)的穩(wěn)定性。核電子學(xué)電路的穩(wěn)定性：核電子學(xué)電路中能量-電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)在環(huán)境溫

25、度T和電源電壓V變化時(shí)的穩(wěn)定性。信噪比：信號(hào)幅度與噪聲均方根值之比沖擊函數(shù)：系統(tǒng)函數(shù)：H(s)=Uo(s)/Ui(s)極點(diǎn)：系統(tǒng)函數(shù)中使分母為零的點(diǎn)零點(diǎn)：系統(tǒng)函數(shù)中使分子為零的點(diǎn)有源濾波器：將RC積分網(wǎng)絡(luò)接在放大器的反饋回路里，就構(gòu)成有源積分電路，或稱為有源濾波器。積分譜：改變閾電壓UT，測(cè)量到相應(yīng)的大于UT的脈沖數(shù)N(UT)， 得到N(UT) - UT 分布曲線，得到的就是積分譜微分譜：從閾電壓UTn上的脈沖計(jì)數(shù)減去閾電壓UTn+1上的計(jì)數(shù)就可得到閾電壓上間隔U=UTn-UTn+1中的計(jì)數(shù)N。N和UT的關(guān)系曲線，就是脈沖幅度分布曲線（微分譜）儀器譜：儀器實(shí)測(cè)得的能譜脈沖幅度分布譜：積分譜和微

26、分譜道寬：Uw=Uu - UL 0時(shí)間移動(dòng)：輸入脈沖的幅度和波形的變化引起定時(shí)電路輸出脈沖定時(shí)時(shí)刻的移動(dòng)時(shí)間晃動(dòng)：系統(tǒng)的噪聲和探測(cè)器信號(hào)的統(tǒng)計(jì)漲落引起的定時(shí)時(shí)刻的漲落時(shí)間漂移：元件老化、環(huán)境溫度或電源電壓變化（屬于慢變化）引起的定時(shí)誤差慢定時(shí)：s量級(jí)的定時(shí)快定時(shí)：ps量級(jí)的定時(shí)（還有ns的說(shuō)法）自然全譜：用儀器測(cè)得的，能量在及時(shí)keV-2.62MeV的自然儀器譜。彈道虧損：電荷Q快速充在理想的電容C上，得到的電壓是UMAX=Q/C.實(shí)際的電容存在漏電阻； RC回路充電需要一段時(shí)間；充電同時(shí)有微量電量損失，電容兩端實(shí)際的電壓必然小于UMAX=Q/C，這種現(xiàn)象稱之為彈道虧損。2、核電子學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)

27、：隨機(jī)性、信號(hào)弱、速度快、信號(hào)幅度跨度大 3.核電子學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)？高度集成化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、高性能4.核電子學(xué)的內(nèi)容和研究對(duì)象？?jī)?nèi)容：（1）核科學(xué)、高能物理、核技術(shù)中有關(guān)核輻射（和粒子）探測(cè)的電子技術(shù)；（2） 核爆炸和外層空間的輻射對(duì)電子系統(tǒng)的效應(yīng)和抗輻射的加固技術(shù)；（3）核技術(shù)應(yīng)用中所需的電子技術(shù)、脈沖幅度、時(shí)間間隔、波形和徑跡的精密測(cè)量和甄別技術(shù)、納秒脈沖技術(shù)以及模數(shù)變換技術(shù)都是在核電子學(xué)中首先得到發(fā)展。研究對(duì)象：（1）各種輻射探測(cè)器及與之相應(yīng)的電子電路或系統(tǒng)。（2）針對(duì)核信號(hào)時(shí)間上的隨機(jī)性、幅度上的統(tǒng)計(jì)性、波形的多樣性以及信號(hào)采集需要加以選擇等特點(diǎn)的各種精密的電子學(xué)測(cè)量技術(shù)。（3）各種

28、大型核電子學(xué)系統(tǒng)用于核科學(xué)技術(shù)和高能物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)獲取并處理大量的輻射信息。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不間斷地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。（4）電子原材料、電子元件、器件和電子設(shè)備或系統(tǒng)在核輻射、強(qiáng)電磁場(chǎng)下的輻射效應(yīng)和相應(yīng)的抗輻射加固技術(shù)。（5）核技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)、生物研究等方面應(yīng)用所需的電子技術(shù)。5.舉例：核電子學(xué)與核儀器的應(yīng)用領(lǐng)域。舉例：放射性測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用領(lǐng)域。核儀器：中子射線管、陰極射線管測(cè)量?jī)x：氣體電離室、正比計(jì)數(shù)器、半導(dǎo)體探測(cè)器、閃爍體探測(cè)器6.入射射線所攜帶的信息包括哪些？入射粒子能量、入射粒子數(shù)、強(qiáng)度、入射粒子類型7.核電子學(xué)中的干擾和噪聲：概念、特點(diǎn)、噪聲分類干擾：主要是指

29、空間電磁感應(yīng)，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(chǎn)生的。（可以設(shè)法減小但無(wú)法消除）噪聲特點(diǎn)：屬于隨機(jī)過(guò)程；隨時(shí)間的變化是雜亂無(wú)章的；服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分類：散粒噪聲（探測(cè)器漏電流的噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管柵極漏電流噪聲）；熱噪聲（場(chǎng)效應(yīng)管的溝道熱噪聲、電阻元件的熱噪聲）；低頻噪聲（場(chǎng)效應(yīng)管閃爍噪聲）8.簡(jiǎn)述噪聲對(duì)能譜的影響？由于噪聲是隨機(jī)地疊加在信號(hào)電壓上，它會(huì)使原來(lái)代表單一能量的信號(hào)幅度在平均值上下作統(tǒng)計(jì)漲落由于噪聲的存在，使得輸出脈沖能譜產(chǎn)生“毛刺”，影響定量測(cè)量分析；能譜幅度受到影響，影響測(cè)量結(jié)果15.簡(jiǎn)述傅立葉變換、拉普

30、拉斯變換及Z變換三者之間的區(qū)別及聯(lián)系？1）傅立葉變換可是對(duì)連續(xù)信號(hào)、也可是對(duì)離散信號(hào)。如對(duì)連續(xù)信號(hào)，可以說(shuō)它是拉普拉斯變換的特例。2）拉普拉斯變換用于連續(xù)時(shí)間信號(hào)，它是傅立葉變換的推廣，存在條件比傅立葉變換要寬，是將連續(xù)的時(shí)間域信號(hào)變換到復(fù)頻率域；3）Z變換則是連續(xù)信號(hào)經(jīng)過(guò)理想采樣之后的離散信號(hào)的拉普拉斯變換，所對(duì)應(yīng)的域?yàn)閿?shù)字復(fù)頻率域。離散時(shí)間信號(hào)傅里葉變換是Z變換的一種特例。21.前置放大器的作用？對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步放大；提高系統(tǒng)的信噪比；減少探測(cè)器輸出端到放大器之間的分布電容的影響；減少信號(hào)傳輸過(guò)程中外界干擾的影響；合理布局，便于調(diào)節(jié)和使用；實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換與匹配22.前置放大器的分類？（1）與不

31、同的探測(cè)器相配，可有不同的前置放大器：電離室前置放大器；正比計(jì)數(shù)器的前置放大器；半導(dǎo)體探測(cè)器的前置放大器；閃爍探測(cè)器的前置放大器。（2）根據(jù)探測(cè)器輸出信號(hào)成形方式的特點(diǎn)分類，前置放大器可分為：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23.譜儀放大器的分類？通用譜儀放大器；快脈沖放大器；弱電流放大器；高能量分辨率高計(jì)數(shù)率譜儀放大器24.譜儀放大器的結(jié)構(gòu)。為提高信噪比，采用濾波成形電路，一般采用1-2次微分和2-4次積分濾波成形電路。在計(jì)數(shù)率高的時(shí)候，引入堆積拒絕電路和基線恢復(fù)電路。25.極零相消電路的作用作用：在幾級(jí)相串聯(lián)的系統(tǒng)中，將前級(jí)傳遞函數(shù)的極(零)點(diǎn)和后級(jí)的零(極)點(diǎn)相

32、消，從而改善輸出波形。消除下降沿“反沖”，改善微分電路引起的基線漂移。28.階躍堆積信號(hào)、長(zhǎng)尾堆積信號(hào)波形及特點(diǎn)33.解決放大器幅度過(guò)載的方法？（1）應(yīng)盡可能采用直流耦合，從根本上消除電容充放電的現(xiàn)象；（2）當(dāng)有耦合電容時(shí)，從電路上采用差分輸入形式可以具有良好的抗過(guò)載性能。（3）使輸入脈沖變窄，從而縮短電容充放電時(shí)間；（4）在輸入端加一級(jí)限幅電路限制過(guò)載脈沖。自行推導(dǎo)（參照第10題冪函數(shù)推導(dǎo)）36.無(wú)源積分電路的缺點(diǎn)？帶負(fù)載能力差；無(wú)放大作用；特性不理想，邊緣不陡37.基線漂移的原因？信號(hào)堆積使基線發(fā)生漲落。此外，即使是無(wú)“長(zhǎng)尾堆積”的系列脈沖通過(guò)CR微分網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于電容在放電時(shí)間內(nèi)，未能把存

33、儲(chǔ)的電荷放完，當(dāng)下一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，電容上剩余的電荷將引起這個(gè)后來(lái)脈沖的基線發(fā)生偏移。38.基線漂移的危害？基線漂移造成脈沖幅度分析不準(zhǔn)，使能譜峰位移動(dòng)，能量分辨能力下降，在高計(jì)數(shù)率的情況下，表現(xiàn)得尤為突出。39.解決基線漂移的方法？在主放大器的一開始設(shè)置微分成形電路，使脈沖變窄，盡可能消除脈沖重疊現(xiàn)象，減小基線漂移。如前面所述，采用的極-零相消成形電路，也是克服基線漂移的措施之一。除掉產(chǎn)生基線漂移的級(jí)間耦合電容。各個(gè)放大環(huán)節(jié)之間采用直接耦合。采用直流恢復(fù)器或基線恢復(fù)器。40.從探測(cè)器出來(lái)的脈沖信號(hào)經(jīng)前置放大器和譜儀放大器放大后，需要進(jìn)一步處理，處理方式根據(jù)不同要求一般可以分成哪幾種？脈沖計(jì)數(shù)(

34、強(qiáng)度測(cè)量)；脈沖幅度分析(能譜測(cè)量)；脈沖信號(hào)時(shí)間分析(時(shí)間測(cè)量)。41.簡(jiǎn)述脈沖幅度甄別器的工作原理？它有一個(gè)閾電壓，稱為甄別閾，輸入脈沖的幅度大于甄別閾時(shí)，輸出一個(gè)脈沖；小于甄別閾時(shí)，則無(wú)脈沖輸出。42.簡(jiǎn)述單道脈沖幅度分析器的工作原理？單道脈沖幅度分析器(微分甄別器)，要求只有輸入脈沖幅度落在給定的電壓區(qū)間范圍(ULUU)內(nèi)，才有脈沖輸出。而輸入脈沖幅度小于UL或大于UU時(shí)都沒(méi)有脈沖輸出。43.脈沖幅度甄別器、單道沖幅度分析器，可認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單的A/D轉(zhuǎn)換器嗎？為什么？可以44.例舉至少四種可實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的單元電路或器件？ADC、脈沖幅度甄別器、單道脈沖幅度分析器、多道脈沖幅度分析

35、器、45.對(duì)脈沖幅度甄別器、單道脈沖幅度分析器的基本要求？1）對(duì)脈沖幅度甄別器的基本要求：響應(yīng)速度快、死時(shí)間短（采用開關(guān)二極管、高速電壓比較器）甄別閾穩(wěn)定性高（采用濾波電容、基準(zhǔn)電壓源）2）單道：所測(cè)量的核素的半衰期遠(yuǎn)大于測(cè)量時(shí)間；每測(cè)一次后，需要逐點(diǎn)改變閾值46.獲取多道能譜有哪幾種方案？多個(gè)單道疊加；多個(gè)脈沖甄別器疊加；基于模數(shù)變換和存儲(chǔ)技術(shù)的多道分析器；數(shù)字多道分析器47.采用一個(gè)脈沖幅度甄別器如何測(cè)量能譜？對(duì)測(cè)量對(duì)象的半衰期有何要求？有何不足？輸入脈沖的幅度大于甄別閾時(shí)，輸出一個(gè)脈沖；小于甄別閾時(shí)，則無(wú)脈沖輸出。半衰期要求：不足：48.采用一個(gè)單道脈沖幅度分析器如何測(cè)量能譜？對(duì)測(cè)量對(duì)象

36、的半衰期有何要求？有何不足？單道脈沖幅度分析器(微分甄別器)，要求只有輸入脈沖幅度落在給定的電壓區(qū)間范圍(ULUU)內(nèi)，才有脈沖輸出。而輸入脈沖幅度小于UL或大于UU時(shí)都沒(méi)有脈沖輸出；通過(guò)改變單道脈沖幅度分析器的甄別閾，逐次測(cè)量獲得能譜數(shù)據(jù)。半衰期較長(zhǎng)，遠(yuǎn)大于測(cè)量時(shí)間；不足：測(cè)量能譜的簡(jiǎn)單方法。但是每測(cè)一次后，需要逐點(diǎn)改變閾值，既費(fèi)時(shí)間，又容易受到儀器不穩(wěn)定的影響，測(cè)量誤差比較大。49.采用多個(gè)單道并聯(lián)疊加組成的多道分析器，如何測(cè)量能譜？有何不足？50.采用多個(gè)積分甄別器并聯(lián)疊加組成的多道分析器，如何測(cè)量能譜？有何不足？51.如何實(shí)現(xiàn)雙道脈沖幅度分析器？?jī)蓚€(gè)單道疊加52.簡(jiǎn)述基于一般性能的模數(shù)

37、變換器和存儲(chǔ)技術(shù)的多道分析器基本原理？按輸入脈沖的幅度大小進(jìn)行分類計(jì)數(shù)。它將分析的脈沖幅度范圍分成多個(gè)幅度間隔，這些幅度間隔的個(gè)數(shù)就是分析器的道數(shù)；而幅度間隔的寬度就是道寬。53.多道能譜測(cè)量的計(jì)數(shù)和定時(shí)，有哪幾種工作方式？第一種工作方式為“定數(shù)計(jì)時(shí)”，即某一道計(jì)數(shù)達(dá)到一預(yù)定數(shù)時(shí)，所需要的測(cè)量時(shí)間；第二種工作方式為“定時(shí)計(jì)數(shù)”，即獲取在一預(yù)定的時(shí)間內(nèi)各個(gè)道的計(jì)數(shù)；第三種工作方式為“校正定時(shí)計(jì)數(shù)”，或稱之為“活時(shí)間定時(shí)計(jì)數(shù)”。54.實(shí)時(shí)間、活時(shí)間及死時(shí)間的關(guān)系？百分死時(shí)間是怎么定義的？實(shí)時(shí)間RT=活時(shí)間AT + 死時(shí)間DT百分死時(shí)間=（死時(shí)間/實(shí)時(shí)間）100%55.畫出開關(guān)復(fù)位型前放電路，輸出哪

38、種信號(hào)，有何特點(diǎn)？56.畫出阻容反饋型前放電路，輸出哪種信號(hào)，有何特點(diǎn)？57.采用高速ADC實(shí)現(xiàn)數(shù)字多道脈沖幅度分析器，能否直接對(duì)前放輸出的信號(hào)進(jìn)行高速采樣？58.數(shù)字多道的特點(diǎn)？有利于信號(hào)不失真地傳輸；省卻了傳統(tǒng)譜儀為進(jìn)行多道脈沖幅度分析而設(shè)計(jì)的諸多硬件的“功能模塊電路”(例如，脈沖成形電路、峰值保持電路等) 在前端對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，有利于提高信號(hào)后續(xù)處理模塊的集成度；有利于信號(hào)處理的軟件化；有利于信號(hào)的智能化處理；一旦實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的數(shù)字化，就可以靈活、方便地運(yùn)用各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(例如，數(shù)字濾波器等)，改善有用信號(hào)的質(zhì)量，提高信噪比。59.定時(shí)誤差按誤差產(chǎn)生的原因分為哪幾類？時(shí)間移動(dòng)和

39、時(shí)間晃動(dòng)60.時(shí)間信息測(cè)量中，常用的定時(shí)方法有哪些？前沿定時(shí)、過(guò)零定時(shí)和恒比定時(shí)61.前沿定時(shí)電路的工作原理？62.前沿定時(shí)電路的優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，噪聲引起的時(shí)間晃動(dòng)比恒比定時(shí)明顯。缺點(diǎn)：時(shí)間移動(dòng)大，定時(shí)誤差大63.前沿定時(shí)的誤差來(lái)自哪些因素？時(shí)電路存在延遲；超閾延遲的存在增大時(shí)間移動(dòng)；噪聲引起的時(shí)間晃動(dòng)（時(shí)檢電路輸入信號(hào)上疊加的噪聲引起的晃動(dòng)；時(shí)檢電路本身的噪聲引起的晃動(dòng)）；輸入信號(hào)統(tǒng)計(jì)漲落引起的時(shí)間晃動(dòng)64.超閾延遲及與前沿斜率的關(guān)系。信號(hào)前沿斜率越小，超閾延遲通常越大65.識(shí)圖分析，時(shí)檢電路輸入信號(hào)上疊加的噪聲引起的晃動(dòng)，時(shí)檢電路本身的噪聲引起的晃動(dòng)。66.G-M計(jì)數(shù)器、正比計(jì)數(shù)器

40、、閃爍體探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器對(duì)射線測(cè)探測(cè)的性能：能量分辨情況、能量線性，各具哪些特點(diǎn)。67.過(guò)零定時(shí)電路的工作原理？對(duì)前沿觸發(fā)定時(shí)電路，要在輸入信號(hào)幅度變化時(shí)不產(chǎn)生時(shí)間移動(dòng)，只有UT0。Af (tT ) UT = 0為消除幅度變化引起的時(shí)間移動(dòng)，必須利用信號(hào)過(guò)零時(shí)間作為定時(shí)點(diǎn)，稱為過(guò)零定時(shí)。68.過(guò)零定時(shí)電路的優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：消除信號(hào)幅度變化引起的時(shí)間移動(dòng)。缺點(diǎn)：其它引起定時(shí)誤差的因素不能消除。69.符合測(cè)量可分為哪兩種測(cè)量？正符合測(cè)量和反符合測(cè)量70.理想的符合和實(shí)際的符合，含義分別是什么？理想的符合是指兩個(gè)事件在時(shí)間上是完全重合的，但實(shí)際上這是不可能的，因?yàn)槿魏我粋€(gè)（核）事件都有一定的時(shí)間過(guò)程。實(shí)際的符合是指事件在一定的時(shí)間間隔內(nèi)的重合。71.時(shí)間-幅度變換。實(shí)現(xiàn)時(shí)間-幅度變換就是把時(shí)間長(zhǎng)短變換成幅度的大小。按工作原理的不同，可以