[实用新型]辐射探测系统及其使用的前端放大器

说明书

本实用新型公开了一种辐射探测系统及其使用的前端放大器。前端放大器包括放大电路，其包含初级放大子电路和反馈子电路，初级放大子电路的输入端连接电离室的输出端，用于对输入电流进行积分并放大，初级放大子电路与反馈子电路组成反馈放大环路以减小电流噪声并保持增益稳定；输出电路，其包含增益切换子电路和末级放大子电路，末级放大子电路用于对所述放大电路的输出进行二次放大并输出，增益切换子电路连接于放大电路的输出和末级放大子电路之间，用于调节放大电路的增益。通过这样的电路设计，本实用新型可以实现在应用于不同性能的电离室时，辐射探测系统可以很方便地调节电路各种参数，使整个系统的等效噪声和分辨率达到最优。

技术领域

本实用新型涉及辐射探测技术，具体涉及一种例如用于质子治疗的辐射探测系统及该系统使用的前端放大器。

背景技术

在例如用于质子治疗等设备的加速度供束及输运过程中，会不可避免的产生中子和光子辐射，为此，在加速器束流管道的适当位置需要配置一定数量的束流损失探测器（Beam Loss Monitor，BLM），BLM将核信号转换成电信号供后续核电子学系统例如主放大器等进行滤波成型、放大比较处理；而BLM须外加高压才能正常工作。

空气电离室作为一种常用的BLM器件，具有结构简单、性能可靠、成本低等优点，适合大量地布置在加速器及束流线附近用于瞬发辐射的监测。然而，空气电离室因工作在大气压下，工作气压低，输出电流信号十分微弱，大约在10^-17~10^-15A的皮安量级范围。因此，需要通过前置放大器放大后，再传输到系统控制室内的二次电子学仪器进行信号处理，例如送到主放大器进行滤波成型、放大比较处理。

皮安量级的信号对于前置放大器的设计要求很高，目前测量多采用商用的静电计，但商用静电计具有价格高、体积偏大等缺点。如果采用商用静电计作为前端放大设备，将大大提供整套系统的制造成本，不适合用作为BLM的前端放大器。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种用于辐射探测系统的前端放大器，其包括：放大电路，其包含初级放大子电路和反馈子电路，所述初级放大子电路的输入端连接所述辐射探测系统的电离室的输出端，所述初级放大子电路用于对来自所述电离室的输出端的输入电流进行积分并放大，所述初级放大子电路与所述反馈子电路组成反馈放大环路以减小电流噪声并保持增益稳定；以及输出电路，其包含增益切换子电路和末级放大子电路，所述末级放大子电路用于对所述放大电路的输出进行二次放大并输出，所述增益切换子电路连接于所述放大电路的输出和所述末级放大子电路之间，用于调节所述放大电路的增益。

进一步地，所述初级放大子电路包括连接的结型场效应管和第一运算放大器，其中所述结型场效应管的栅极连接所述电离室的输出端，所述结型场效应管的漏极连接所述第一运算放大器的负输入端，所述结型场效应管的源极连接一端接地的第八电阻，所述第一运算放大器的正输入端耦接电源；所述反馈子电路包括并联的反馈电容和反馈电阻，所述反馈子电路的一端连接所述结型场效应管的栅极，另一端连接所述第一运算放大器的输出端。

进一步地，所述放大电路还包括滤波子电路，所述滤波子电路包括并联的去耦电容和滤波电阻，所述滤波子电路的一端连接所述第一运算放大器的正输入端，另一端接地。

进一步地，所述放大电路还包括第十一可变电阻，其一端连接所述第一运算放大器的正输入端，另一端接所述电源。

进一步地，所述放大电路还包括第九电阻，其一端连接所述第一运算放大器的负输入端，另一端连接所述结型场效应管的漏极，且所述漏极耦接所述电源。

进一步地，所述末级放大子电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的正输入端通过第十五电容连接所述放大电路的输出，所述第二运算放大器的负输入端经由输出反馈电阻连接所述第二运算放大器的输出端。