核电子学考点汇总

第一章核电子学：是核科学与电子学相结合的产物，是在核辐射探测学和核科学上发展起来，用电子学方法来获取和处理核信息的学科。核电子学的特点：处理的对象是宽度从纳秒量级到微妙量级的电脉冲信号。处理的电脉冲信号在时间上和幅度上是随机变化的、即非周期的和非等值的，没有一定规律可寻。测量的精度要求高。信息量大。本底事例多。核电子学基本技术：脉冲幅度分析技术脉冲时间分析技术信号堆积处理技术测量与数据分析技术波形取样技术核心：对核信号的测量与分析的电子技术，即大量常用的对核辐射探测器的信号作放大、处理、分析核记录所采用的各种电子仪器、装置以及与计算机相配合的实验测量系统。核电子学的发展趋势：标准化、插件化、集成化。电子技术和计算机技术紧密结合构成核电子学的测量系统的三部分：探测器输出信号作模拟量放大和处理模-数转换将有用的模拟信息变换成数字信息数据获取和处理系统中处理核辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：气体探测器闪烁体探测器；半导体探测器。辐射探测的基本过程：辐射粒子射入探测器的灵敏体积；入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量；探测器通过各种机制将沉积能量转换成某种形式的输出信号通常核辐射探测器的输出信号是随机分布的电荷或电流脉冲。核电子学信号的特点：随机性信号弱，但跨度大速度快核辐射探测器的分类：给出信息(电信号与非电信号)对三种主要探测器的分析可得出如下结论：核辐射探测器都能产生相应的输出电流i(t),在电路分析时，可把它等效为电流源；该输出电流i(t)具有一定形状，具有一定时间特性，所以可用于时间分析；如在输出电容上取积分电压信号Vc(t)，则Vc(t)正比于E，可做射线能量测量。探测效率：探测器测到的粒子数与此时实际入射到探测器中的该种粒子总数的比值。分辨率：指探测器测在识别两个相邻的能量、时间、位置之间最小差值的能力。主要有能量分辨率、时间分辨率、空间分辨率。线性响应：在一定范围内探测器所给出的信息，与入射粒子相应的物理量是否成线性的标志。稳定性：稳定性是描述探测器的性能变化随温度及电源变化的指标。稳定性越好，这种随动性越小。输出电路=探测器本身的输出+与之相连的放大器的输入干扰：主要是指空间电磁波感应，工频交流电网的干扰，以及电源纹波干扰等外界因素。(可在电路和工艺上予以减小或消除)噪声：是由所采用的元器件本身产生的。(可以设法减小但无法消除)采用均方值作为噪声大小的衡量尺度。常用信噪比来衡量噪声对测量精度的影响。散粒噪声（探测器漏电流的噪声、场效应管栅极漏电流噪声）：在电子器件或半导体探测器中，由于载流子产生和消失的随机涨落，形成通过器件的电流瞬时波动热噪声（场效应管的沟道热噪声、电阻原件的热噪声）：由导体或电阻中载流子的热运动，使电路中的电流产生涨落造成。（与电路的外加电压和平均电流无关，主要与温度有关）低频噪声（场效应管闪烁噪声）：在合成炭质电阻和晶体管，场效应管中，还存在一种随频率降低而增大的低频噪声。对于多级串联网络，其总的网络响应为：a（O=A（O**z（O**j（/）常用脉冲信号的富氏变换和拉氏变换：前置放大器的作用：提高信噪比、减少外界干扰的影响、合理布局，便于调节和使用、实现阻抗转换和匹配分类：电压灵敏前置放大器、电荷灵敏前置放大器、电流灵敏前置放大器（按照成形特点）（各类的主要应用场合）功率谱密度函数和降低前置放大器噪声的措施a噪声、b噪声、c噪声放大器在核测量系统中的作用：放大、成形放大器的结构：极性转换电路、极-零相消电路、积分滤波放大电路、基线恢复电路等放大倍数取决于：放大器的放大倍数取决于前置放大器输出幅值和后续分析测量设备所要求的信号大小。放大倍数稳定性：放大器在连续使用的时间内由于环境的变化，电源电压变化等因素导致放大器倍数的不稳定程度。其结果是使测量到的能谱产生畸变，实验误差增大。谱仪放大器的放大倍数：用阶跃电压或上升时间足够小，宽度足够宽的矩形脉冲作为输入信号，在一定的成形电路时间常数条件下，输出脉冲和输入脉冲幅度之比。通常把非线性分为积分非线性与微分非线性积分非线性（INL）定义：微分非线性（DNL）：改善放大器线性的方法：合理选择工作点，在输入信号作用下尽可能减少工作电流的变化;采用负反馈方法，它可以使放大器非线性减少到原来的1/（1+AF）。滤波成形的作用：抑制系统的噪声，使系统信噪比最佳;使信号的形状满足后续分析测量设备的要求白化滤波器匹配滤波器白噪声：滤波成形电路的信息畸变：弹道亏损堆积畸变极-零相消：在几级相串联的系统中，将前级传递函数的极（零）点和后级的零（极）点相消，从而改善输出波形的方法称为极-零相消。基线恢复：堆积拒绝方法线性门：线性门是传输信号并控制其能否通过的门电路，用于时域里信号的筛选或采样。传输函数死时间校正：由测到的总计数率除以活时间就是信号的计数率截止频率第四章脉冲幅度选择的基本电路是脉冲幅度甄别器工作原理：它有一个阈电压，称为甄别阈。输入脉冲幅度大于给定的甄别阈时，输出一个脉冲，输入脉冲幅度小于给定的甄别阈时则无脉冲输出。有无脉冲输出输出可分别用逻辑“1”或逻辑“0”表示。半计数法单道脉冲幅度分析器工作原理幅度分析幅度响应变换系数道宽第五章时间分析概述定时电路：用来确定粒子进入探测器的时间，它应该使各种因素对定时产生的误差为最小。误差产生的原因时间误差时间移动：输入脉冲的幅度和波形的变化引起定时电路输出脉冲定时时刻的移动。时间晃动：系统的噪声和探测器信号的统计涨落引起的定时时刻的涨落。前沿定时（延迟产生的因素）：输入信号幅度变化引起的时间移动；输入信号上升时间变化引起的时间移动；噪声引起的时间晃动；输入信号统计涨落引起的时间晃动。四中定时方法的比较：定时单道脉冲幅度分析器定义：具有定时功能的单道脉冲幅度分析器分类：慢定时单道和快定时单道分辨时间不同的分类符合曲线时间间