[发明专利]带温度效应矫正的闪烁探测器

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域。

背景技术

NaI闪烁探测器作为目前应用最广泛的核检测探测器,在石油测井、工业检测、物位测量等核技术应用领域发挥着举足轻重的作用。但是在应用过程中，由于NaI(TI)闪烁晶体的发光效率、光电倍增管的光阴极的热发射效率及打拿极的二次发射系统、电子学系统、输入高压的电压都会受到环境温度变化的影响，将会影响仪表在实际应用过程中出现测量误差。探测器受温度的影响在实际工作中将引起零点和增益的变化，造成信号能量谱(脉冲计数的变化)的偏移，使计数能量窗阈值相对于能量偏移，使脉冲计数与实际有偏差，出现温漂现象。NaI(TI)闪烁探测器在使用中容易受各种因素的影响产生脉冲谱漂移，如何提高由此引起仪表的稳定性成为工程应用首要解决的问题。因此，为了提高闪烁探测器在实际应用过程中的稳定性和仪表测量精度，人们对闪烁探测器的温度变化补偿及矫正的研究越来越多，目前应用较广泛的主要有恒温补偿、高压硬件补偿、计算机软件补偿、设置参考源等方法。以上方法都存在着一些不足，如恒温法结构比较大，不适于便携应用；软件法成本低，节省资源，但对处理器的要求比较高，不适合制备便携式的。参考源法增加成本，在应用过程中对技术人员要求较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前NaI闪烁探测器在解决受温度的影响精度时，存在体积大或成本高的问题，本发明提供一种带温度效应矫正的闪烁探测器。

本发明的带温度效应矫正的闪烁探测器，它包括脉冲信号采集单元、脉冲信号比较处理单元、判断比较电路、运算控制电路和电源供应单元；

脉冲信号比较处理单元包括第0阈值比较电路、第1阈值比较电路、第2阈值比较电路、第0单道分析器、第1单道分析器和第2单道分析器；

脉冲信号采集单元输出的光电子信号同时发送给第0阈值比较电路、第1阈值比较电路和第2阈值比较电路，第0阈值比较电路输出的脉冲发送给第0单道分析器，第1阈值比较电路输出的脉冲发送给第1单道分析器，第2阈值比较电路输出的脉冲发送给第2单道分析器；

第0阈值比较电路用于输出阈值电压大于V0的脉冲，第0单道分析器用于输出阈值电压大于V0的脉冲总数N0；

第1阈值比较电路用于输出阈值电压在V1-Vp之间的脉冲，第1单道分析器用于统计阈值电压在V1-Vp之间的脉冲总数N1；

第2阈值比较电路用于输出阈值电压在Vp-V2之间的脉冲，第2单道分析器用于统计阈值电压在Vp-V2之间的脉冲总数N2；Vp为采集的光电子信号的能谱的峰值；

电压V1＝V0+Va，电压Vp＝V0+Vb，电压V2＝V0+Vc，Va、Vb和Vc均为闪烁探测器发出的核素射线在某固定温度下，当N1＝N2时，测量得到的阈值电压值常量，Vc>Vb>Va；第1单道分析器输出的脉冲总数N1和第2单道分析器输出的脉冲总数N2同时发送给判断比较电路，判断比较电路用于输出脉冲总数N1和脉冲总数N2之差作为判断信号，

判断比较电路输出的判断信号发送给运算控制电路；脉冲总数N0发送给运算控制电路；

运算控制电路，用于当N1大于N2或N1小于N2时，增加或降低阈值电压V0的值，并将增加或降低后的阈值电压V0同时发送给第0阈值比较电路、第1阈值比较电路和第2阈值比较电路，当N1等于N2时，输出脉冲总数N0作为闪烁探测器的输出值；

电源供应单元为脉冲信号采集单元、脉冲信号比较处理单元、判断比较电路和运算控制电路提供工作电源。

本发明的有益效果在于，本发明是将理想状态下(基数温度20℃)的脉冲计数特征峰看成正态分布(高斯)函数，并将其按特征峰位为中心分成两部分，在基数温度时，调整阈值保证左右两部分的脉冲计数相等，本发明采用两路单独进行脉冲信号采集并通过对两路测量脉冲信号进行运算比较，当环境温度变化引起两部分计数发生变化时，利用运算控制电路调节阈值比较电路里的数字式电位器，调节数字式电位器的大小，保证左右两部分的脉冲计数相等，使特征峰位与变化峰位进行实时跟踪，来保持闪烁探测器测量稳定性。本发明降低环境温度变化对测量结果的影响，提高测量过程的测量精度和准确性，同时体积小且成本低。

附图说明

图1为本发明的带温度效应矫正的闪烁探测器的原理示意图。

图2为具体实施方式一中射线能谱图。

图3为具体实施方式一中温度变化能谱图对比示意图。

图4为具体实施方式一中当V1Vp＝VpV2，N1＝N2时的能谱图。

图5为具体实施方式一中随动阈值调节的原理示意图。