[发明专利]康普顿散射实验仿真系统及仿真方法

权利要求书

1.一种康普顿散射实验仿真系统，包括工作台和多道幅度分析系统，所述多道幅度分析系统包括多道分析仪和与所述多道分析仪连接的PC机，其特征在于，所述工作台上承载有顺序放置于同一水平线上的模拟放射源屏蔽室、散射样品承载体、旋转件和模拟核探头，所述模拟核探头与所述多道分析仪电连接，所述模拟放射源屏蔽室与所述散射样品承载体之间放置有铅砖，所述散射样品承载体安装于所述旋转件的一端，所述模拟核探头安装于所述旋转件的另一端，所述旋转件安装有所述散射样品承载体的一端通过所述旋转件的转轴与所述工作台轴接；所述模拟放射源屏蔽室与所述散射样品承载体相对的侧壁上设有¹³⁷Cs出射孔和⁶⁰Co出射孔，所述散射样品承载体设有用于放置散射样品的散射样品插入孔；还包括与所述模拟核探头进行通讯的工作台控制装置，用于探测仿真放射源状态、散射样品状态和散射角度，所述工作台控制装置包括工作台控制器、与所述工作台控制器连接的无线通讯模块Ⅰ和匹配拨码开关Ⅰ，以及分别与所述工作台控制器电连接的¹³⁷Cs出射孔探测器、⁶⁰Co出射孔探测器、散射样品探测器和核探头旋转角度传感器，所述¹³⁷Cs出射孔探测器安装于所述¹³⁷Cs出射孔内，所述⁶⁰Co出射孔探测器安装于所述⁶⁰Co出射孔内，所述散射样品探测器安装于所述散射样品插入孔内，所述核探头旋转角度传感器安装于所述旋转件的转轴上；所述模拟核探头包括模拟核探头控制器以及分别与所述模拟核探头控制器电连接的工作高压检测电路、输出电路、无线通讯模块Ⅱ、匹配拨码开关Ⅱ和数据存储器，所述无线通讯模块Ⅱ与所述无线通讯模块Ⅰ进行通讯；铅砖设有两块，一块与¹³⁷Cs出射孔对应，挡住¹³⁷Cs出射孔，另一块与⁶⁰Co出射孔对应，挡住⁶⁰Co出射孔；其仿真步骤为：

S1、使用现有康普顿散射实验仪测量不同工作高压、不同散射角的原始散射能谱；

S2、对原始散射能谱进行处理，定义能谱数据第i道的计数为D_i ，i=0, 1, …，N-1，N为多道分析仪的总道数，总计数为D_all，通过p_i = D_i/D_all计算出第i道出现的概率，获得原始散射能谱对应的分布特征数据，将获得的原始散射能谱对应的分布特征数据按顺序存入模拟核探头的数据存储器；

S3、将工作台控制装置的匹配拨码开关I和模拟核探头的匹配拨码开关II设为相同的编码；

S4、工作台控制器对匹配拨码开关I进行读取，获得通讯编码N₀；

S5、工作台控制器读取¹³⁷Cs出射孔探测器、⁶⁰Co出射孔探测器、散射样品探测器三种探测器的电平状态，同时读取核探头旋转角度传感器的角度数据；利用获得的状态构成实验状态数据，并将实验状态数据送入无线通讯模块I传输给模拟核探头的无线通讯模块II；所述实验状态数据由6个字节组成，结构为“# + N0 + D0 + D1 + D2 + $”，其中，“ # ”为数据包头，N0为通讯编码字节，其值被赋值为N₀；D0为放射源状态字节，取值：0-无放射源，1-¹³⁷Cs放射源，2-⁶⁰Co放射源；D1为散射样品状态字节，取值：0-无散射样品，1-有散射样品；D2为散射角度值字节，取值范围为0 ~ 180，“ $ ”为数据包尾；

S6、模拟核探头控制器对匹配拨码开关II进行读取，获得通讯编码N₁；

S7、模拟核探头控制器读取无线通讯模块II，获得实验状态数据，将实验状态数据中的N0字节赋值给M；对M和N₁进行比较，若M = N₁，则将实验状态数据中的D0赋值给R、D1赋值给S、D2赋值给A；若M ≠ N₁，则放弃实验状态数据；

S8、模拟核探头控制器通过工作高压检测电路测量工作高压，获得工作高压V_H；并根据R、S、A和V_H数据确定原始散射能谱对应的分布特征数据源，接着模拟核探头控制器从数据存储器中读取对应的数据源Data；数据源Data选取依据包括工作高压和散射角度，实现对工作高压响应，对散射角度响应；

S9、模拟核探头控制器以Data中的概率分布序列p_i为基础，采用离散随机数抽样法，获得符合p_i分布的随机数D_X，最后将随机数D_X送入输出电路的D/A转换器，产生幅度正比于随机数D_X的矩形电压脉冲P；

S10、矩形电压脉冲P经过成形电路滤波成形，输出仿核电压脉冲Q至多道分析仪；该仿核电压脉冲的幅度值正比于随机数D_X；

S11、多道分析仪接收仿核电压脉冲Q，对其进行脉冲幅度分析，获得能谱数据传输至PC机，由PC机进行能谱显示并进行后续能谱数据处理。