[发明专利]数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法

说明书

本发明提供一种数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法，包括但不限于如下步骤：S1：射线被碘化钠晶体和光电倍增管构成的探测器探测后，光电倍增管输出指数衰减函数波形的电流脉冲信号,信号定义为I(t)，晶体的衰减时间常数为τ0；S2：电流脉冲信号I(t)经RC反馈型电荷灵敏放大器转换后，形成双指数电压信号，同时降低输入电流脉冲信号带宽，信号定义为V(t)；S3：信号V(t)通过ADC进行数字化采样，形成数字脉冲信号V(n)进入FPGA进行数字化信号处理。该数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法的整个过程自动进行，在宽温度范围内，对于大范围变化的晶体衰减时间进行实时校正。大大降低由于晶体衰减时间变化引起的能谱测量设备谱线漂移现象。

技术领域

本发明具体涉及一种数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法。

背景技术

根据Schweitzer J S,Ziehl W.Temperature Dependence of NaI(Tl)DecayConstant[J].IEEE Transactions on Nuclear Science,1983,30(1):380-382的研究数据表明碘化钠晶体即NaI(Tl)晶体衰减时间常数在室温下(25℃)为230ns。如果温度升高，NaI(Tl)晶体衰减时间常数会缓慢的减小。在180℃左右是减小到100ns。如果温度下降，衰减时间常数将会以接近5ns/℃的平均速率增加，-25℃时约为600ns，而且增加的速率越来越快，具有非线性的特点。在宽温度的使用环境下，温度变化范围超过～30℃～60℃，NaI(Tl)晶体衰减时间常数的范围约为650ns～200ns。由于NaI(Tl)晶体存在较长的衰减时间常数，将在成形电路中引起弹道亏损，造成多道幅度分析器获取的信号幅度不准确。而大范围的衰减时间常数变化，将引起测量能谱发生较大谱漂，造成测量数据不准确、甚至能谱测量系统谱漂失调和测量数据错误等严重故障，大大降低了系统的可靠性。因此对NaI(Tl)晶体衰减时间进行校正是十分必要的。

目前通常的做法是，限制基于NaI(Tl)晶体为探测器的辐射测量设备的工作温度范围不低于-10℃，甚至是0℃以上，使衰减时间变化的影响可接受。或者是设置较长的弹道亏损恢复时间(需要大于衰减时间常数的5倍)，但这增加了成形时间，降低了系统的脉冲通过率，只能低剂量率下使用。本申请使用一种自动化的衰减时间校正方法，可以在宽温条件下自动完成相关校正，不影响系统的脉冲通过率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法，该数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法，该数字化实时校正碘化钠晶体衰减时间方法包括如下步骤：

S1：射线被碘化钠晶体和光电倍增管构成的探测器探测后，光电倍增管输出指数衰减函数波形的电流脉冲信号,信号定义为I(t)，晶体的衰减时间常数为τ0；

S2：电流脉冲信号I(t)经RC反馈型电荷灵敏放大器转换后，形成双指数电压信号，同时降低输入电流脉冲信号带宽，信号定义为V(t)；

S3：信号V(t)通过ADC进行数字化采样，形成数字脉冲信号V(n)进入FPGA进行数字化信号处理；

S4：FPGA先对V(n)进行指数成形逆卷积操作，输出的信号Q[n]波形是时间常数为τ0的单指数衰减信号；

S5：信号Q[n]一路用方形滤波器进行成形，输出信号定义为P(n)；

一路用梯形成形滤波器进行成形，输出信号定义为S(n)；

信号P(n)用于计算晶体衰减时间常数τ0；

信号S(n)的平顶前沿和下降沿尾部，受晶体的衰减时间影响，会发生畸变；