專利名稱：一種數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于核應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)的正電子壽命譜儀是由閃爍體探頭、高壓供電器、恒比定時(shí)甄別器、快符合電路、延時(shí)箱、時(shí)間-幅度分析器、NIM機(jī)箱、計(jì)算機(jī)多道卡，計(jì)算機(jī)組成，其中恒比定時(shí)甄別器、快符合電路、時(shí)間-幅度分析器屬于NIM機(jī)箱的插件，計(jì)算機(jī)多道卡插在計(jì)算機(jī)的PCI 插槽中。閃爍體探頭探測(cè)到Y(jié)射線后，從探頭陽(yáng)極輸出一個(gè)負(fù)信號(hào)進(jìn)入CFD，由CFD完成兩部分工作，一部分工作對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行幅度甄別，當(dāng)輸入信號(hào)幅度符合上下閾值范圍時(shí)，輸出一個(gè)由恒比定時(shí)方法確定的標(biāo)準(zhǔn)SCA信號(hào)。接下來(lái)在CFD中分成兩路SCA輸出信號(hào)一路輸出正信號(hào)用于快符合以觸發(fā)開(kāi)門(mén)信號(hào)，另一路輸出負(fù)信號(hào)經(jīng)時(shí)間延遲后進(jìn)入TAC。當(dāng)快符合輸出門(mén)信號(hào)給TAC后，兩路SCA信號(hào)的TAC將時(shí)間差轉(zhuǎn)換成與幅度成正比的信號(hào)，由 MCA進(jìn)行幅度甄別從而將幅度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)值最后存貯在計(jì)算機(jī)存貯硬件中，將若干這樣的事件累積起來(lái)所得到的譜就是正電子壽命譜。常規(guī)的正電子湮沒(méi)壽命譜儀需要較多的NIM插件，組建調(diào)試需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，只要其中一個(gè)插件出現(xiàn)問(wèn)題，整套譜儀不可以正常使用，使譜儀的維護(hù)需要倍加小心， 同時(shí)組建一套譜儀的費(fèi)用也比較高昂。在譜儀工作時(shí)，NIM插件受溫度變化的影響較大，需工作在恒溫條件下。由于數(shù)據(jù)的獲取屬于在線處理，此種方式的系統(tǒng)死時(shí)間較小，但是當(dāng)測(cè)量中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，必須從頭重新測(cè)量，其數(shù)據(jù)的處理方法也由硬件唯一確定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了使譜儀的組建簡(jiǎn)單省時(shí)，縮減建設(shè)費(fèi)用，維護(hù)方便，減小受環(huán)境溫度的影響，擁有更靈活的數(shù)據(jù)處理方式。本實(shí)用新型所采取的技術(shù)解決方案如下一種數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置，由第一光電倍增管1、第二光電倍增管11、 第一高壓供電器2、第二高壓供電器12、第一閃爍體3、第二閃爍體13、待測(cè)物質(zhì)夾源4、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板5、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板6、橋接電路7、計(jì)算機(jī)8構(gòu)成；第一高壓供電器2、第二高壓供電器12分別與第一光電倍增管1，第二光電倍增管 11連接；第一閃爍體3、第二閃爍體13通過(guò)透射率大于95%、折射率大于1. 3的光學(xué)硅油分別與第一光電倍增管1、第二光電倍增管11耦合，再用鋁殼封裝，保證光密閉性；第一光電倍增管1的輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜連接到高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板5的模擬信號(hào)輸入端；第二光電倍增管11的輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜連接到高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板6的模擬信號(hào)輸入端；[0011 ] 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板5與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板6通過(guò)橋接電路7連接；高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板5與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板6通過(guò)PCI總線接口和計(jì)算機(jī) 8連接。本實(shí)用新型的積極效果是比之常規(guī)的正電子湮沒(méi)壽命譜儀，我們研制的數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀極大的簡(jiǎn)化了譜儀結(jié)構(gòu)，不再使用相應(yīng)的NIM插件，用高速數(shù)字采集卡來(lái)代替，使譜儀的架設(shè)與調(diào)試變得簡(jiǎn)單省時(shí)，極大增強(qiáng)了儀器的可靠性。縮減了譜儀的建設(shè)費(fèi)用，使譜儀更容易在應(yīng)用市場(chǎng)中推廣。同時(shí)，此套數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀還具有低噪聲，長(zhǎng)時(shí)間性能穩(wěn)定，受環(huán)境的溫度影響較小，靈活的在線或離線數(shù)據(jù)處理，可以根據(jù)需要獲得更多的物理信息?？梢院芊奖愕膶?shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的存貯，進(jìn)行離線數(shù)據(jù)處理，提高了譜儀的使用效率。利用數(shù)字化的特點(diǎn)，不再需要手動(dòng)測(cè)能譜的方法調(diào)節(jié)最佳能窗。而改成根據(jù)需要，指定相應(yīng)參數(shù)之后通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品的壽命譜自動(dòng)尋找最優(yōu)化的能窗，進(jìn)一步提高儀器的性能和效率。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。首先用兩片厚度相同的待測(cè)物體將正電子放射源”Na夾在中間，待測(cè)物體厚度一般要求大于lmm，22Na源放射性活度大約在幾十微居量級(jí)。待測(cè)物質(zhì)夾源4兩側(cè)放置由光電倍增管1、11和BaF2閃爍體3、13構(gòu)成的伽馬光子探測(cè)器，分別探測(cè)由"Na放射源發(fā)出正電子衰變所產(chǎn)生的能量為1. 28MeV的伽馬光子與正電子在待測(cè)物體中湮沒(méi)產(chǎn)生的能量為511keV的伽馬光子，即正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)與終止信號(hào)。其中，BaF2閃爍體體積為 Φ 30 X 15mm,通過(guò)透射率大于9596，折射率大于1. 3的光學(xué)硅油與光電倍增管耦合，再用鋁殼封裝保證光密閉性。當(dāng)BaF2閃爍體接收到伽馬光子，會(huì)把伽馬光子轉(zhuǎn)化成光電倍增管可接收的熒光光子，光電倍增管的光陰級(jí)接收到熒光光子后首先將之轉(zhuǎn)化為少量的電子。與光電倍增管1、11連接的高壓供電器2、12會(huì)在光電倍增管的各個(gè)打拿級(jí)之間形成電場(chǎng)，在這個(gè)電場(chǎng)的作用下，光陰級(jí)發(fā)出的少量電子被加速倍增，最終產(chǎn)生一個(gè)幅度大約在幾V的電脈沖信號(hào)，由光電倍增管的陽(yáng)極或打拿級(jí)輸出，其幅度與伽馬光子的能量正相關(guān)。其中， 高壓供電器2、12的高壓大約在幾千伏特，額定電流在幾mA。由光電倍增管產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳輸，可有效避免空間電磁干擾。兩個(gè)光電倍增管的信號(hào)分別被傳輸?shù)礁咚倌?shù)轉(zhuǎn)換電路ADC主板5與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板 6，由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并存貯在板載緩存中。高速 ADC主板5與高速ADC從板6通過(guò)橋接電路7連接，保證高速ADC主板5與高速ADC從板6 的時(shí)鐘同步，減小時(shí)間測(cè)量誤差。此處高速ADC滿足采樣率大于2GS/s，帶寬大于1GHz。高速ADC主板5與高速ADC從板6都通過(guò)PCI接口與計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)板載緩存寫(xiě)滿時(shí)，由程序控制將板載緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)入計(jì)算機(jī)內(nèi)存或硬盤(pán)，并清空板載緩存繼續(xù)工作。獲得數(shù)字信號(hào)后，可根據(jù)需要選擇在線信號(hào)處理或者將數(shù)據(jù)存貯后進(jìn)行離線處理。無(wú)論在線處理或離線處理，均是使用自編程序?qū)Λ@得的信號(hào)波形自動(dòng)處理。首先進(jìn)行甄別判選，即對(duì)波形擬合后根據(jù)幅度面積等判斷所接收信號(hào)是起始信號(hào)、終止信號(hào)還是噪聲。 判定之后程序自動(dòng)選定合適的閾值將判選出的真事例信號(hào)進(jìn)行數(shù)字恒比定時(shí)。即將擬合后脈沖波形的幅度的一定比例值作為標(biāo)準(zhǔn)，如幅度值的20%，脈沖前沿在此標(biāo)準(zhǔn)值處的位置即定為此脈沖的起始時(shí)間。此種定時(shí)方法可有效的減小幅度游動(dòng)效應(yīng)對(duì)時(shí)間分辨的影響。 當(dāng)積累大量事例，計(jì)算起始信號(hào)與終止信號(hào)的時(shí)間差，做出統(tǒng)計(jì)分布圖之后，就可以得到正電子在待測(cè)物質(zhì)中的湮沒(méi)壽命譜。
權(quán)利要求1. 一種數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置，其特征是所屬數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置由第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)、第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器 (12)、第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)、待測(cè)物質(zhì)夾源(4)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板(5)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板(6 )、橋接電路(7 )、計(jì)算機(jī)(8 )構(gòu)成；第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器(12)分別與第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)連接；第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)通過(guò)透射率大于95%、折射率大于1.3的光學(xué)硅油分別與第一光電倍增管(1 )、第二光電倍增管(11)耦合，再用鋁殼封裝，保證光密閉性；第一光電倍增管(1)的輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜連接到高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板(5)的模擬信號(hào)輸入端；第二光電倍增管(11)的輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜連接到高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板(6)的模擬信號(hào)輸入端；高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板(5)與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板(6)通過(guò)橋接電路(7)連接； 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板(5 )與高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板(6 )通過(guò)PCI總線接口和計(jì)算機(jī) (8)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字化正電子湮沒(méi)壽命譜儀裝置，由第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)、第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器(12)、第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)、待測(cè)物質(zhì)夾源(4)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主板(5)、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從板(6)、橋接電路(7)、計(jì)算機(jī)(8)構(gòu)成。本實(shí)用新型極大的簡(jiǎn)化了正電子湮沒(méi)壽命譜儀結(jié)構(gòu)，提高了儀器的可靠性，縮減了建設(shè)費(fèi)用，同時(shí)該譜儀具有低噪聲、長(zhǎng)時(shí)間性能穩(wěn)定、受環(huán)境溫度影響小，靈活的在線或離線數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)尋找最優(yōu)化能窗等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N23/08GK202216921SQ20112029288
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者葉邦角, 成斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)