[发明专利]高速高精度放射性核素4Πβ-γ符合测量仪

说明书

本发明公开一种高速高精度放射性核素4Πβ‑γ符合测量仪，其特征在于，所述测量仪包括数字化仪和上位机软件；所述上位机软件包含采集控制模块和计算软件两部分，采集控制模块连接数字化仪和计算软件；所述数字化仪包括：高速采集模块。本发明的测量仪能满足应用场景里绝大多数探测器的输出信号采样要求，最大限度保留探测器输出的脉冲信息；能根据装置的具体噪声特征从采集到的信号筛选脉冲信号；开发了一种基于活时间的计数修正方法。这种方法的使用不局限于系统的活时间的方式的选取，还能很方便地拓展到考虑out ofchannel的情形，摆脱了不同情形下修正公式的繁琐推导。

技术领域

本发明涉及一种高速高精度放射性核素4Πβ-γ符合测量仪，属于核电子学和快电子学领域。

背景技术

长久以来，限制4Πβ-γ测量系统的计算精度的主要因素有三个：一是数据采集采样率限制，二是放射源环境符合和电子学噪声干扰，三是计数修正公式推导繁琐且适用范围有限。针对上述三个问题，本发明提出了一种带有数字降噪的高速数据数字化仪和基于活时间方法的数字符合计算软件。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速高精度放射性核素4Πβ-γ符合测量仪，建立一套高速高精度的放射性核素绝对活度测量系统。本发明要解决的技术问题在于建立一套用于放射源绝对活度测量的高速高精度测量装置，通过一系列核心技术问题的解决，很好地提升了放射源绝对活度测量的精度。本发明专利主要涉及放射性核素快信号的高速采集，信号处理，传输和符合计算等。本采集系统采用离线符合计算的技术方案，即通过高速ADC采集探测器的核脉冲信号，利用FPGA实时信号处理方法提取信号的能量和时间信息，然后经过高速接口将数据传输到上位机的数字符合软件中。在上位机中，通过延迟时间谱得到延迟时间和符合分辨时间，利用软件进行符合计算，计数修正和拟合外推，给出核素的绝对活度值。

本发明采用以下技术方案：

一种高速高精度放射性核素4Πβ-γ符合测量仪，所述测量仪包括数字化仪和上位机软件，上位机软件包含采集控制模块和计算软件两部分，采集控制模块连接数字化仪和计算软件。数字化仪包括：高速采集模块和数据处理模块。

高速采集模块，包含抗混叠电路和高速ADC，用于采集前端电子学的输出信号，采样率高达1Gsps,采样深度可达14位。高速采集模块能满足应用场景的绝大部分闪烁探测器的采样率需求。

所述数据处理模块主要包含以下模块：

降噪模块，利用功率谱估计方法甄别和去除采集到的脉冲信号中的噪声信号。实际测量时，在正式测量之前，系统需要先采集一段噪声信号，并以此估计采集装置的噪声功率谱。噪声功率谱参数随后被传入降噪模块用于噪声甄别。此模块算法由c语言在商用DSP中实现。

数字信号处理模块，用于脉冲成型和脉冲信息提取。此模块由硬件描述语言在商用FPGA中实现。

高速数据传输模块，用于将原始脉冲信号或者将脉冲的能量和时间信息上传到计算软件中。本发明使用USB3.0协议传输数据。

上位机软件由C#语言在windows操作系统上编写完成。主要包含采集控制模块和计算软件两部分：

采集控制模块，用于控制整个系统的命令流和数据流，主要包括数字化仪工作模式配置，降噪模块参数计算和传输，采集的能使和复位，数字信号处理模块的参数配置，采集通道阈值，采样率等。采集控制模块是连接数字化仪和计算软件的纽带。

计算软件主要包含以下几个模块：

功率谱计算模块，根据采集的脉冲信号进行功率谱估计，并生成降噪模块的配置文件。

能谱绘制模块，根据采集的各通道脉冲信号生成各通道的能谱，时间间隔谱和通道间的延迟时间谱以及符合能谱。能谱用以观察脉冲能量特征和采集数据质量。延迟时间谱用于计算通道间的延迟时间和符合分辨时间。