核电子学与核仪器-课件10

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核电,子,子学,与,与核,仪,仪器,覃国,秀,秀,qinguoxiu198201,Tel:13807947408,核技,术,术教,研,研室,2009/05/07,上次,课,课关,键,键点,放大,器,器在,核,核测,量,量系,统,统中,的,的作,用,用及,其,其结,构,构,作用,：,：放大,、,、成,形,形,结构,：,：极性,转,转换,电,电路,、,、极,-,零相,消,消电,路,路、,积,积分,滤,滤波,放,放大,电,电路,、,、基,线,线恢,复,复电,路,路等,放大,器,器的,基,基本,参,参量,放大,倍,倍数,及,及其,稳,稳定,性,性、线性,(,积分,非,非线,性,性与,微,微分,非,非线,性,性,),、噪,声,声与,信,信噪,比,比、过载,特,特性,(,幅度,和,和计,数,数率,),、上升,时,时间、输,入,入输,出,出阻,抗,抗,上次,课,课关,键,键点,谱仪,放,放大,器,器的,放,放大,节,节,并联,负,负反,馈,馈与,串,串联,负,负反,馈,馈；,同,同相,输,输入,与,与反,相,相输,入,入信,噪,噪比,的,的区,别,别,谱仪放,大,大器中,的,的滤波,成,成形,滤波成,形,形的作,用,用,(,抑制系,统,统噪声,、,、使信,号,号形状,满,满足后,续,续分析,设,设备的,要,要求,),；白化滤,波,波器与,匹,匹配滤,波,波器；滤波成,形,形的信,息,息畸变,(,弹道亏,损,损、堆,积,积畸变,),；无源滤,波,波成形,电,电路,(,极,-,零相消,、,、积分,滤,滤波成,形,形、准,高,高斯成,形,形,),；有源滤,波,波成形,电,电路；基线恢,复,复器,(CD,恢复电,路,路、,CDD,基线恢,复,复电路,),；通用谱,仪,仪放大,器,器,本堂课,主,主要内,容,容：,五、高,能,能量分,辨,辨率高,计,计数率,谱,谱仪放,大,大器,5.1,堆积拒,绝,绝方法,5.2,单元电,路,路功能,介,介绍,5.3,堆积拒,绝,绝电路,5.4,死时间,校,校正和,允,允许最,高,高计数,率,率,六、快,放,放大器,七、弱,电,电流放,大,大器,五、高,能,能量分,辨,辨率高,计,计数率,谱,谱仪放,大,大器,随着高,分,分辨半,导,导体探,测,测器的,出,出现和,使,使用，,要,要求建,立,立适应高能量,分,分辨率,高,高计数,率,率测量用,的,的谱仪,放,放大器,，,，在采,用,用线性放,大,大、滤,波,波成形,、,、基线,恢,恢复等技术,的,的基础,上,上，又,发,发展了堆积拒,绝,绝技术。目前,，,，比较,完,完善的,放,放大器,除,除了基本放,大,大节和,滤,滤波成,形,形电路外，将堆积拒,绝,绝电路,、,、基线,恢,恢复电,路,路都组合,在,在一起,，,，称为高能量,分,分辨率,高,高计数,率,率谱仪,放,放大器，也称,为,为反堆积,放,放大器。,在高分,辨,辨率能,谱,谱仪中,，,，影响,谱,谱仪能,量,量分辨,率,率的因,素,素有：射线及,电,电荷收,集,集的统,计,计涨落、探测器,及,及放大,器,器的噪,声,声、信号堆,积,积引起,的,的基线,偏,偏移。,五、高,能,能量分,辨,辨率高,计,计数率,谱,谱仪放,大,大器,5.1,堆积拒,绝,绝方法,对峰堆,积,积的处,理,理方法,首,首先要,能,能够随,时,时发现峰,堆,堆积，通常,是,是设法判,别,别信号,的,的时间,间,间隔是,否,否过小，堆积,是,是否发,生,生，然,后,后把发,生,生峰堆,积,积的信,号,号剔除。,前沿堆,积,积,后沿堆,积,积,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.1,堆积拒绝方,法,法,对信号的判,别,别标准：,Tt,w,-t,M,两个信号都无幅度畸变。,t,M,T0,发生前沿堆积，两个信号,都,都发生畸变,。,。,t,w,-t,M,Tt,M,发生后沿堆积，前一个信,号,号为畸变，,后,后一个信号,发,发生畸变。,一旦信号发,生,生堆积，根,据,据堆积情况,，,，在电路上,可,可以给出“堆积标志”信号作为,禁,禁止输入信,号,号。这个信,号,号可以加到,后,后面分析测,量,量系统中去,，,，以禁止这,个,个堆积信号,进,进入分析测,量,量系统。,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,线性门,线性门是传,输,输信号的一,个,个门电路，其在控制,信,信号作用下,，,，可以有两个状态。,线,性,门,电,路,示,意,图,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,模拟展宽器,在处理核信,号,号过程中，,需,需要把信号,的,的幅度信息保存起来以便在需要,的,的时刻提供,使,使用。能把,信,信号的峰顶,展,展宽的电路,通,通称为展宽器。用于把模,拟,拟信号峰顶,展,展宽的称为模拟展宽器，用它保持,模,模拟信号的,幅,幅度信息。,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,逻辑展宽器,逻辑展宽器,能,能够展宽逻辑脉冲信,号,号，它不需要精确保持输,入,入信号的幅,度,度信息。,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,堆积拒绝电,路,路,高,分,辨,率,谱,仪,放,大,器,原,理,图,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,堆积拒绝电,路,路,高分辨率谱,仪,仪放大器中,的,的各点波形,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,死时间校正,和,和允许最高,计,计数率,从堆积拒绝,电,电路分析中,可,可知，在监察信号的周期时间,T,ip,内，如果再,有,有信号输入,都,都要被舍弃，因此监察,时,时间就是堆,积,积拒绝电路,所,所产生的死时间，在这个死,时,时间内不能记录输,入,入信号。计时电路就,不,不应把这个,时,时间记入测,量,量时间，而应从总,的,的测量时间,里,里扣除这个,死,死时间得到活时间。,由测到的总,计,计数率除以,活,活时间就是,信,信号的计数,率,率。这种办,法,法就是死时,间,间校正。,需要注意的,是,是，逻辑展,宽,宽电路对每,一,一个信号都,要,要给出持续,时,时间为一个,监,监察周期的,信,信号输出。,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,死时间校正,和,和允许最高,计,计数率,谱仪放大器,输,输出脉冲的峰部展宽为,t,w,时，对于输,入,入脉冲不受,信,信号堆积影,响,响的概率为：,如果取监察,周,周期,T,ip,的最小值，则对输出,无,无堆积信号,的,的计数率和计数效率为,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,死时间校正,和,和允许最高,计,计数率,计数效率与,输,输入计数率,的,的关系,当输入脉冲,的,的平均计数,率,率为,输出无堆积,的,的信号最大,值,值为,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,死时间校正,和,和允许最高,计,计数率,对于两个信,号,号非常接近，以至于当,快,快成形电路,、,、快甄别器,及,及逻辑展宽,电,电路的分辨时间的,限,限制而不能分辨,出,出是两个信,号,号，那么堆,积,积拒绝电路,就,就无法给出,堆,堆积标志信,号,号，也无法,判,判别这种堆,积,积现象。,幅度拒绝原,理,理及各点波,形,形,五、高能量,分,分辨率高计,数,数率谱仪放,大,大器,5.2,单元电路功,能,能介绍,死时间校正,和,和允许最高,计,计数率,有无堆积拒,绝,绝电路的能,谱,谱比较,六、快放大,器,器,6.1,概述,在小分辨时间,，,，高计数率,，,，快定时及,时,时间甄别等系统中，,快,快放大器是,不,不可缺少的,。,。由于探测,器,器形成的电,流,流脉冲宽度,比,比输出回路,积,积分电容上,形,形成的电压,脉,脉冲的宽度窄，因此可以克服高计数率引,起,起的信号堆,积,积，所以电流放大器,一,一定是快放,大,大器。,快放大器的,主,主要特点是,：,：前沿和后沿,要,要比谱仪放,大,大器快得多,，,，一般在几,纳,纳秒左右。它的主要,指,指标包括：上升和下降,时,时间，放大,倍,倍数及其稳,定,定性，线性,，,，过载特性,，,，输入及输,出,出的最大幅,度,度，噪声。其定义与,谱,谱仪放大器,中,中的含义一,样,样。,六、快放大,器,器,6.2,快放大器的,放,放大节电路,快放大器通,常,常由几级放大节组成，为了,获,获得很宽的频带，在电路中,要,要选用晶体,管,管有足够高,的,的截止频率，采用电压或电流,反,反馈，还需加入,各,各种高频补偿。,两,个,晶,体,管,组,成,的,快,放,大,节,三,个,晶,体,管,组,成,的,快,放,大,节,六、快放大,器,器,6.2,快放大器的,放,放大节电路,快电压放大,节,节,共射共基极,构,构成的放大,节,节,快电压放大,节,节,六、快放大,器,器,6.2,快放大器的,放,放大节电路,快电压放大,节,节,实用快放大,节,节电路原理,框,框图,六、快放大,器,器,6.2,快放大器的,放,放大节电路,快放大节的,特,特点小结：,对于快电流放大节，由于是电流放大，各点电位,的,的变化较少,，,，故分布电,容,容影响较小,，,，而放大速,度,度可以达到,很,很快。,对于电压放大节，放大速度,快,快慢与分布,电,电容有很大,关,关系，因为,分,分布电容起,了,了对信号的积分作用，减少快电,压,压放大器的,分,分布电容就,变,变得非常重,要,要。,总的来讲，,两,两种形式放,大,大都要用很深的负反,馈,馈以取得很宽的频带，加上补偿,网,网络可以避,免,免震荡及扩,展,展频宽。,七、弱电流,放,放大器,7.1,电阻式弱电,流,流放大器,弱电流测量,原,原理图,把信号源看,成,成内阻非常大,的,的电流源，其输出电,流,流基本不受,负,负载影响。,实际上电阻,R,的增大受到,电,电子线路输,入,入电阻的限,制,制；一般，,只,只有电子线,路,路的输入阻,抗,抗远大于,R,的条件下，,增,增大,R,才有意义。,七、弱电流,放,放大器,7.1,电阻式弱电,流,流放大器,静电计管,静电计管,测量静电计,管,管特性曲线,电,电路图,七、弱电流,放,放大器,7.1,电阻式弱电,流,流放大器,静电计管,输入特性曲,线,线,输出特性,曲,曲线,七、弱电,流,流放大器,7.1,电阻式弱,电,电流放大,器,器,弱电流放,大,大器实际,上,上就是一,个,个阻抗变换,器,器，输出信号,等,等于输入,信,信号，具有很高的输入,阻,阻抗和很低的输,出,出阻抗。,弱电流放,大,大器可能,测,测量到的,最,最小电流,，,，决定于,放,放大器的零点漂移,和,和零点摆,动,动。由于噪,声,声使输入,端,端,R,上压降不,是,是固定在,一,一个数值,，,，而在一,个,个平均值,附,附近涨落,。,。这个涨,落,落在,R,两端产生,压,压降，造,成,成输入端,电,电位起伏,，,，这个起,伏,伏引起零点摆动。,应用负反,馈,馈的方法,，,，可以改,善,善弱电流,放,放大器的,各,各方面性,能,能指标。,七、弱电,流,流放大器,7.1,电阻式弱,电,电流放大,器,器,静,电,计,管,输,入,级,的,弱,电,流,放,大,器,电,路,七、弱电,流,流放大器,7.2,电流,-,频率转换,的,的弱电流,放,放大器,在弱电流,的,的测量中,常,常常需要数字化处,理,理，当然可,以,以直接把,电,电阻式弱,电,电流放大,器,器输出电,压,压转换成,频,频率,f,，然后再,把,把频率,f,的脉冲送,入,入计数器,加,加以记录,。,。,I,-,f,转换电路,的,的框图,七、弱电,流,流放大器,7.3,调制型弱,电,电流放大,器,器,调制型弱,电,电流放大,器,器示意图,调制器作,为,为一个转换器，可以把,直,直流信号,转,转换成交,流,流信号。,整,整个放大,的,的任务由交流放大,器,器来完成。,这,这就从根,本,本上避免,了,了直流放,大,大器引起,的,的漂移问题。最,后,后利用解,调,调器可以,得,得到放大,了,了的信号,。,。,总结,五、高能,量,量分辨率,高,高计数率,谱,谱仪放大,器,器,堆积拒绝,方,方法；线性门、,模,模拟展宽,器,器、逻辑,展,展宽器；堆积拒绝,电,电路；死时间校,正,正和允许,最,最高计数,率,率,六、快放,大,大器,七、弱电,流,流放大器,