[发明专利]一种X射线能级探测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线能级探测电路，适用于探测领域。

背景技术

X射线探测是接收穿透混合物质后射线的强度。通过不同介质对不同能级的吸收情况进行测量，可以求解出混合物质的介质属性和组成情况。射线经过探测器后产生电压脉冲，输入处理测量线路后，记录X射线强度的计数。

射线在NaI晶体管中被转换成电脉冲，脉冲数目的多少，反映射线强度的大小，即脉冲数目越多，射线的强度越大。为了能够记录出反映不同能级的放射性强度，脉冲电信号则需要传输到计数器的计量电路中。测量自然X射线强度的方法是记录同一点处不同能量的射线强度，从而获得该点的能谱。现有的能级探测电路工作不稳定、精度较低，因此设计一种改进的X射线能级探测电路非常必要。

发明内容

本发明提供一种X射线能级探测电路，电路结构紧凑，测量速度快，稳定性好，提高了电路的抗噪性能，克服了传统的能级探测电路工作不稳定、精度较低的问题。

本发明所采用的技术方案是：

X射线能级探测电路由高压电源、前置放大电路微分电路、前置放大电路积分电路、主放大电路组成。探测器的高压电源电路主要包括脉冲信号发生电路、充电回路、控制电路三部分。

所述探测器需要千伏高压直流电压将非可电光光信号转换成电信号并且放大，形成电脉冲信号。选用变压器设计供电电路，通过变压器把12 V的输人电压转变成输出的1800V直流电压。

所述前置放大电路采用积分电路和微分电路组成。X射线探测中，探测器的输出信号往往比较小，输出信号需要放大才能进行传输和检测，因而探测器需要进行放大处理。探测器和放大器之间存在分布电容，分布电容愈大，信噪比就愈低。前置放大电路的主要作用是提高系统的信噪比、对微弱信号进行放大及减小外界干扰的影响。因此将前置放大尽量靠近探测器，以减少探测器输出端到放大器输人端之间分布电容的影响，减少外界干扰，提高系统的信噪比。

所述主放大器设计主要采用三级串联负反馈来实现。第一级放大器与第二级放大器、第二级放大器与第三极放大器之间通过RC滤波器实现连接。每一级的放大倍数约为10倍，共放大1000倍。每级电路内部均采用深度负反馈以保证放大倍数稳定和良好的线性度；主放大器内部采用直接耦合方式，考虑到需要消除放大器幅度过载并克服零点漂移的问题，在第一级放大和第二级放大电路之间采用电阻R2连接实现直流耦合，在第二级和第三级放大电路之间采用电容C3连接，进行交流耦合；同时，在第一、二级输出端，各加RC积分网络，实现低通滤波功能，可衰减高频噪声。由于微分电路和积分电路分别决定了通频信号的下限频率和上限频率，因此当选择微分时间常数等于积分时间常数时可获得最佳信噪比。第三级放大电路作为主放大电路的输出级，在其输入端并联电阻R3，C2与R3组成匹配滤波网络，与输出级的输人阻抗相匹配，从而可改善高计数率工作时的基线漂移。

本发明的有益效果是：电路结构简单，能够在成本较低的情况下实现工作的稳定，保证探测精度。克服了现有的能级探测电路工作不稳定、精度较低的缺点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的探测器高压电源。

图2是本发明的前置放大电路积分电路。

图3是本发明的前置放大电路微分电路。

图4是本发明的主放大电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，探测器的高压电源电路主要包括脉冲信号发生电路、充电回路、控制电路三部分。探测器需要千伏高压直流电压将非可电光光信号转换成电信号并且放大，形成电脉冲信号。选用变压器设计供电电路，通过变压器把12 V的输人电压转变成输出的1 800 V直流电压。

如图2、3，前置放大电路采用积分电路和微分电路组成。X射线探测中，探测器的输出信号往往比较小，输出信号需要放大才能进行传输和检测，因而探测器需要进行放大处理。探测器和放大器之间存在分布电容，分布电容愈大，信噪比就愈低。前置放大电路的主要作用是提高系统的信噪比、对微弱信号进行放大及减小外界干扰的影响。因此将前置放大尽量靠近探测器，以减少探测器输出端到放大器输人端之间分布电容的影响，减少外界干扰，提高系统的信噪比。

如图4，主放大器设计主要采用三级串联负反馈来实现。第一级放大器与第二级放大器、第二级放大器与第三极放大器之间通过RC滤波器实现连接。每一级的放大倍数约为10倍，共放大1000倍。每级电路内部均采用深度负反馈以保证放大倍数稳定和良好的线性度；主放大器内部采用直接耦合方式，考虑到需要消除放大器幅度过载并克服零点漂移的问题，在第一级放大和第二级放大电路之间采用电阻R2连接实现直流耦合，在第二级和第三级放大电路之间采用电容C3连接，进行交流耦合；同时，在第一、二级输出端，各加RC积分网络，实现低通滤波功能，可衰减高频噪声。由于微分电路和积分电路分别决定了通频信号的下限频率和上限频率，因此当选择微分时间常数等于积分时间常数时可获得最佳信噪比。第三级放大电路作为主放大电路的输出级，在其输入端并联电阻R3，C2与R3组成匹配滤波网络，与输出级的输人阻抗相匹配，从而可改善高计数率工作时的基线漂移。