本發(fā)明涉及一種X射線能級探測電路，適用于探測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

X射線探測是接收穿透混合物質(zhì)后射線的強度。通過不同介質(zhì)對不同能級的吸收情況進行測量，可以求解出混合物質(zhì)的介質(zhì)屬性和組成情況。射線經(jīng)過探測器后產(chǎn)生電壓脈沖，輸入處理測量線路后，記錄X射線強度的計數(shù)。

射線在NaI晶體管中被轉(zhuǎn)換成電脈沖，脈沖數(shù)目的多少，反映射線強度的大小，即脈沖數(shù)目越多，射線的強度越大。為了能夠記錄出反映不同能級的放射性強度，脈沖電信號則需要傳輸?shù)接嫈?shù)器的計量電路中。測量自然X射線強度的方法是記錄同一點處不同能量的射線強度，從而獲得該點的能譜?，F(xiàn)有的能級探測電路工作不穩(wěn)定、精度較低，因此設(shè)計一種改進的X射線能級探測電路非常必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種X射線能級探測電路，電路結(jié)構(gòu)緊湊，測量速度快，穩(wěn)定性好，提高了電路的抗噪性能，克服了傳統(tǒng)的能級探測電路工作不穩(wěn)定、精度較低的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

X射線能級探測電路由高壓電源、前置放大電路微分電路、前置放大電路積分電路、主放大電路組成。探測器的高壓電源電路主要包括脈沖信號發(fā)生電路、充電回路、控制電路三部分。

所述探測器需要千伏高壓直流電壓將非可電光光信號轉(zhuǎn)換成電信號并且放大，形成電脈沖信號。選用變壓器設(shè)計供電電路，通過變壓器把12 V的輸人電壓轉(zhuǎn)變成輸出的1800V直流電壓。

所述前置放大電路采用積分電路和微分電路組成。X射線探測中，探測器的輸出信號往往比較小，輸出信號需要放大才能進行傳輸和檢測，因而探測器需要進行放大處理。探測器和放大器之間存在分布電容，分布電容愈大，信噪比就愈低。前置放大電路的主要作用是提高系統(tǒng)的信噪比、對微弱信號進行放大及減小外界干擾的影響。因此將前置放大盡量靠近探測器，以減少探測器輸出端到放大器輸人端之間分布電容的影響，減少外界干擾，提高系統(tǒng)的信噪比。

所述主放大器設(shè)計主要采用三級串聯(lián)負(fù)反饋來實現(xiàn)。第一級放大器與第二級放大器、第二級放大器與第三極放大器之間通過RC濾波器實現(xiàn)連接。每一級的放大倍數(shù)約為10倍，共放大1000倍。每級電路內(nèi)部均采用深度負(fù)反饋以保證放大倍數(shù)穩(wěn)定和良好的線性度；主放大器內(nèi)部采用直接耦合方式，考慮到需要消除放大器幅度過載并克服零點漂移的問題，在第一級放大和第二級放大電路之間采用電阻R2連接實現(xiàn)直流耦合，在第二級和第三級放大電路之間采用電容C3連接，進行交流耦合；同時，在第一、二級輸出端，各加RC積分網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)低通濾波功能，可衰減高頻噪聲。由于微分電路和積分電路分別決定了通頻信號的下限頻率和上限頻率，因此當(dāng)選擇微分時間常數(shù)等于積分時間常數(shù)時可獲得最佳信噪比。第三級放大電路作為主放大電路的輸出級，在其輸入端并聯(lián)電阻R3，C2與R3組成匹配濾波網(wǎng)絡(luò)，與輸出級的輸人阻抗相匹配，從而可改善高計數(shù)率工作時的基線漂移。

本發(fā)明的有益效果是：電路結(jié)構(gòu)簡單，能夠在成本較低的情況下實現(xiàn)工作的穩(wěn)定，保證探測精度。克服了現(xiàn)有的能級探測電路工作不穩(wěn)定、精度較低的缺點。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的探測器高壓電源。

圖2是本發(fā)明的前置放大電路積分電路。

圖3是本發(fā)明的前置放大電路微分電路。

圖4是本發(fā)明的主放大電路。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，探測器的高壓電源電路主要包括脈沖信號發(fā)生電路、充電回路、控制電路三部分。探測器需要千伏高壓直流電壓將非可電光光信號轉(zhuǎn)換成電信號并且放大，形成電脈沖信號。選用變壓器設(shè)計供電電路，通過變壓器把12 V的輸人電壓轉(zhuǎn)變成輸出的1 800 V直流電壓。

如圖2、3，前置放大電路采用積分電路和微分電路組成。X射線探測中，探測器的輸出信號往往比較小，輸出信號需要放大才能進行傳輸和檢測，因而探測器需要進行放大處理。探測器和放大器之間存在分布電容，分布電容愈大，信噪比就愈低。前置放大電路的主要作用是提高系統(tǒng)的信噪比、對微弱信號進行放大及減小外界干擾的影響。因此將前置放大盡量靠近探測器，以減少探測器輸出端到放大器輸人端之間分布電容的影響，減少外界干擾，提高系統(tǒng)的信噪比。

如圖4，主放大器設(shè)計主要采用三級串聯(lián)負(fù)反饋來實現(xiàn)。第一級放大器與第二級放大器、第二級放大器與第三極放大器之間通過RC濾波器實現(xiàn)連接。每一級的放大倍數(shù)約為10倍，共放大1000倍。每級電路內(nèi)部均采用深度負(fù)反饋以保證放大倍數(shù)穩(wěn)定和良好的線性度；主放大器內(nèi)部采用直接耦合方式，考慮到需要消除放大器幅度過載并克服零點漂移的問題，在第一級放大和第二級放大電路之間采用電阻R2連接實現(xiàn)直流耦合，在第二級和第三級放大電路之間采用電容C3連接，進行交流耦合；同時，在第一、二級輸出端，各加RC積分網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)低通濾波功能，可衰減高頻噪聲。由于微分電路和積分電路分別決定了通頻信號的下限頻率和上限頻率，因此當(dāng)選擇微分時間常數(shù)等于積分時間常數(shù)時可獲得最佳信噪比。第三級放大電路作為主放大電路的輸出級，在其輸入端并聯(lián)電阻R3，C2與R3組成匹配濾波網(wǎng)絡(luò)，與輸出級的輸人阻抗相匹配，從而可改善高計數(shù)率工作時的基線漂移。