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核电子学考点

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载核电子学考点地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容01核电子学研究信号的特点随机性：用概率密度函数描述，要求仪器稳定可靠。

信号弱，但跨度大：提高信噪比，加前置放大器，主放大器，极零相消等。

速度快：脉冲成形，反堆积技术。

信号：用于描述和记录消息的任何物理状态随时间变化的过程。

（电信号）噪声专指无用或干扰信息信号在产生、传输和放大过程中都伴随有噪声噪声是随机的，服从统计规律。

其基本特性可用统计平均量或统计函数来描述，主要有：均方值：表示噪声的强度（用于信噪比计算）概率密度函数：描述噪声在幅度域内的分布密度自相关函数：提供噪声在时间域里的相关信息功率谱密度函数：给出噪声功率在频域里的分布情况核辐射探测器的结构核辐射探测器的定义：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。

探测器按探测介质类型及作用机制主要分为：气体探测器；闪烁体探测器；半导体探测器。

三种探测器的工作原理气体探测器：入射带电粒子通过气体，使气体分子电离成电子—正离子对时，它们在外加电场作用下分别作漂移运动，相应在平行板电机上产生感应电荷，并在外电路上产生相应的电信号。

闪烁体探测器：射线入射到闪烁晶体时，先使其中的分子或原子激发，然后在退激时发光，光子通过光电效应转换成光电子，随后通过光电倍增管倍增，最后在阳极上收集成为电流脉冲。

半导体探测器：带电粒子在半导体探测器的灵敏体积内产生电子－空穴对，电子－空穴对在外电场的作用下漂移而输出信号。

三种主要探测器的分析可得出如下结论：(1)核辐射探测器都能产生相应的输出电流i(t)，在电路分析时，可把它等效为电流源；(2)该输出电流i(t)具有一定形状，具有一定时间特性，所以可用于时间分析；(3)如在输出电容上取积分电压信号Vc(t)，则Vc(t)正比于E，可做射线能量测量。

核电子学习题+答案+课后答案

对A点：
,
噪声均方值：
对B点：
，
噪声均方值：
第二章
2.1电荷灵敏前置放大器比电压灵敏前置放大器有什么优点？为什么把反馈电容称为积分电容，作用是什么？
优点：VOM稳定性高，能用高能量分辨能谱系统
Cf起积分作用，当A很大时，
2.2试对下图典型的电荷灵敏前置放大器电路在输入冲击电流I(t)=Q·δ(t)时，
1
【判断题】
电荷灵敏和电流灵敏析系统。
错
2
【判断题】
要提高放大电路输出稳定性，减小相对变化量，一般要求放大器开环增益A0必须很高。
对
3
【判断题】
信号由基极输入，发射极输出，构成共集电极放大电路，又叫射极跟随器。
对
4
【判断题】
放大电路中的自举电容，从本质上来说起到一种特殊形式的正反馈。
7.定时误差通常按误差产生的原因分为两类：___时移___和___时晃_。
8.放大器输出信息中，总是由：_信号__,__噪声__,__干扰__组成。
二、选择题：（每题2分，共20分）
1.下列探测器中，能量分辨率最佳的是（B）
A.闪烁体探测器B.半导体探测器C.电离室D.气体探测器
2.CR微分电路（高通滤波器）的频率响应为（A）
优点：有源滤波器更接近于理想的微分和积分特性，把放大和滤波成形连在一起，既节省元件，又比无源滤波器级数少，效果好。
4.改善放大器线性的方法，可以简单归结为：（1）合理选择工作点__。
（2）__采用负反馈_。
5.谱仪放大器基本上由____放大电路__和滤波成形电路组合而成，对滤波成形电路来讲，有_弹道亏损_____和__堆积畸变_两种信息畸变。
6.脉冲幅度甄别器是将__模拟脉冲__转换成__数字逻辑脉冲_输出的一种装置。

核电子学复习资料

第一章核电子学系统中的信号与噪声电信号是指随着时间而变化的电压或电流，因此在数学描述上可将它表示为时间的函数，并可画出其波形。

信息通过电信号进行传送、交换、存储、提取等。

核辐射探测器的主要类别和输出信号气体探测器半导体探测器闪烁体探测器核电子学中的噪声噪声的分类和噪声源散粒噪声热噪声低频噪声核电子学中的信号与噪声分析基础时域和频域分析核电子学中常见的基本电路分析探测器的输出电路RC积分电路（低通滤波器）CR微分电路（高通滤波器）短路延迟线核电子学测量系统概述系统的基本组成核电子学常用的信号处理系统1 前置放大器2 主放大器3 幅度或时间信息的甄别4 模数变换5 数据获取的分析和处理第二章前置放大器前置放大器的作用1 提高系统的信噪比2 减少外界干扰的相对影响3 合理布局，便于调节和使用4 实现阻抗转换和匹配前置放大器的分类电压灵敏前置放大器电荷灵敏前置放大器电流灵敏前置放大器电荷灵敏前置放大器电荷灵敏前置放大器的主要特征1 变换增益2 输出稳定性3 输出噪声4 输出脉冲上升时间（）及其稳定性5 计数率效应电荷灵敏前置放大器的基本电路和实例分析1 电路分析2 定量估算电压灵敏前置放大器第三章放大器放大器在核测量系统中的作用放大器的基本参量及测量方法放大器的放大倍数（增益）及其稳定性放大器的线性放大器的噪声和信号噪声比放大器的幅度过载特性放大器的计数率过载特性放大器的上升时间放大器的输入阻抗和输出阻抗其它类型的一些放大器偏执放大器快脉冲放大器弱电流放大器谱仪放大器的放大节放大节的结构分立元件构成的放大节电路介绍实际放大节电路的分析放大节电路实例谱仪放大器中的滤波成形滤波成形电路在谱仪放大器中的作用最佳滤波器的讨论滤波成形电路的信息畸变放大器输出信号的描述弹道亏损堆积畸变无源滤波成型电路极-零相消电路极-零相消和RC积分滤波成形电路准高斯滤波成形电路如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

核电子学总结

核电子学复习资料第一章1、核电子学：核科学与电子学相结合的产物，用电子学的方法来获取和处理核信息的科学。

2、核电子学的特点：①输出的电脉冲信号强度在纳秒到微妙量级；②输出的电脉冲信号有随机性、非周期性、非等值性；③测量精度要求高；④信息量大；⑤本底事例多。

3、核电子学发展趋势：①标准化、插件化、集成化；②电子技术和计算机技术紧密结合。

4、核电子学测量系统的三部分：①模拟信号获取和处理系统；②模数转换系统；③数据获取处理系统。

5、为什么需要辐射探测器？不能感知，需要借助辐射探测器探测各种辐射，给出辐射类型、强度、能量及时间等特征。

即对辐射进行测量。

6、核辐射探测器定义：利用辐射在气、液、固体中引起的电离，激发效应或其他物理化学进行辐射探测的器件。

7、核辐射探测器的分类，按作用机制可分为：气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器。

8、辐射探测器基本过程：①辐射粒子摄入探测器的灵敏体；②入射粒子通过电离、激发等效应在探测器中沉积能量；③探测器通过各种机制将沉积的能量转换成某种形式的输出信号。

9、辐射探测器的要求和特点：通常核辐射探测器的输出信号是随机分布的电荷或电流脉冲（时间特性、幅度分布上的非周期性和非等值性）。

由脉冲及相关参数所得到的信息：脉冲所携带的电荷量、脉冲出现的准确时刻、脉冲的形状。

10、核电子学信号特点：①随机性；②信号弱，但跨度大；③速度快。

11、探测器的主要类别和输出信号：根据给出信息，分为：电信号、非电信号电信号：气体探测器（气体电离室，正比计数器，G-M管等）、半导体探测器（P-N结、PIN结、高纯锗等）、闪烁体探测器（=闪烁体+光电倍增管）探测器输出信号的特点：①产生相应的输出电流，可等效为电流源；②有一定时间特性，可用于时间分析；③输出电熔上取积分电压信号，可做射线能量测量。

12、核辐射探测器的性能：探测效率：探测器测到的粒子数与此时实际入射到探测器中的该种粒子总数的比值。

输出幅度：由平均电离能和入射离子能量决定。

核电子学

第一章核电子学系统中的信号与噪声
§1.核辐射探测器及其输出信号 §2.核电子学中的噪声 §3 核电子学中的信号与噪声分析基础 §4 核电子学测量系统概述
§1. 核辐射探测器及其输出信号
一.核辐射探测器的要求和特点
探测器输出信号为随机脉冲（时间特性、幅度分布的非周期性或非等值性）。由于信号的统计性，要求核电子学用独特方法处理和研究。脉冲参数：电荷量、出现时刻、单位时间脉冲数、脉冲形状（上升时间）核信息：能量（能损），粒子入射时间、强度、粒子类型（ α.β.γ.n.p.d）
0
冲击序列
I t ii t Qi t ti
i i
§2. 核电子学中的噪声
一、噪声对核测量的影响一. 噪声干扰和噪声均方值
信噪比 η=Vo/Vno (1.2.2) 等效噪声电压(ENV ) 等效噪声电荷(ENC) 等效噪声电荷数(ENN) 等效噪声射线能量(ENE) 分辨展宽 ( FWHM ) E ( FWHM )2 ( FWHM )2 NE DE
t o
K E
输出信号：图1.1.2
§1. 核辐射探测器及其输出信号
2.半导体探测器金硅面垒探测器、Ge(Li) 和Si(Li)探测器、HPGe探测器等。固体电离室，与气体情况类似。平均电离能约3ev，电子空穴收集时间约为10-7s。
vo (t ) Q C 1 C i(t )dt k E

s S /
0
P v S df s d
2 0

0
0
S , R
Байду номын сангаас
组成傅氏变换对。

核电子学3(2007)

信号处理设备的插件化和标准化
213系列标准核仪器空插件
三、主要结构件 1、3mm厚的铝制前面板一件。 2、铝型材支柱四件。 3、侧板二件。 4、3mm厚的铝制后面板一件。 5、M4的紧固螺钉与螺垫各二件。其它结构件按各类型配套
四、结构特点
插件为组合式，侧板、上下盖板均可拆卸。
信号处理设备的插件化和标准化
信号处理设备的插件化和标准化
信号处理设备的插件化和标准化
信号处理设备的插件化和标准化
参考文献：仪器仪表-GB 5962-1995 NIM标准仪器系统(GBT).pdf
信号处理设备的插件化和标准化
信号处理设备的插件化和标准化
Computer Automated Measurement And Control
信号处理设备的插件化和标准化
标准号
IEC 6051679
标准名称
数据处理用插件式仪器仪表系统：CAMAC系统 A modular instrumentation system for data handling; CAMAC system 65P
译文
75版
IEC 60516数据处理用插件式仪器仪表系统：CAMAC系统第一次修改 AMD 1-1984 A modular instrumentation system for data handling; CAMAC system 65P
The LeCroy Model 2228A is an Octal Time-To-Digital Converter, packaged in a No. 1 CAMAC module. It incorporates all the advanced operating characteristics which experience has indicated necessary for accurate and reliable measurement of nanosecond time intervals. The Model 2228A has 8 independent channels, each of which measures the time from the leading edge of a common start pulse to the leading edge of its individual stop pulse. Each 2228A channel disregards any stop pulses received before a start signal and will accept only one stop for every start. Conversion begins upon receipt of the start signal, and proceeds until one of the following: a stop signal is received; the cycle is terminated by the application of a front-panel clear signal; or the TDC reaches full scale.

第一章核电子学

Tn x0 / n 0 ~ 106 s Tp x0 / p 0 ~ 103 s iD in i p
Tn 电子电流持续时间 Tp 离子电流持续时间
电离室输出电流波形
电离室的输出电流信号包含有快成分（电子电流）和慢成分（离子电流）。在总输出电荷Q为一定时这两部分电流所占的比例与粒子入射位置有关，使得电流波形发生变化， V 因此能量信息和时间信息的提取比较复杂而且不易准确。
四、核辐射探测器的输出电路
脉冲电离室
i(t) CO RL CS Ri
v(t)
Ri
Ci
Ci
i(t) R C
v(t)
i(t) R C
v(t)
初始条件为：
v(t ) dv(t ) i (t ) C R dt
t 0; i(0) 0; v(0) 0
求解得：
v(t )
e

t RC
C

t
V
N
i(t) rS
辐射源
t
P
i(t)
Q 1 N e vo (t ) i(t )dt C C0 C E e K' E w C
可以用电压信号来测量入射粒子的能量 Q/C
v(t)
t(s)
50ns
100ns
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t(s)
半导体探测器

金硅面垒探测器
高纯锗半导体探测器
闪烁探测器
t (s)
2、电子脉冲电离室
当 T RC T 时：输出电压脉冲不能达到最大值 vm Ne C 便开始按时间常数为RC的指数率下降，输出电压脉冲大小与入射粒子位置有关，这时不能作能量测量，只能用作计数测量。

核电子学基础I(第八章)

T IE UCC RC 且 IE = IC + I B
Rb
IB
定义共发射极直流电流放大系数
UBB
IC IB
IC I B
1
I E (1 )I B IC
表明了电流放大性能
三极管的电流分配与放大（2）
三极管的电流放大原理
IC E结加正偏电压 IB Rb UBB
动态电压
+ ΔUi UBB
UCC
三极管的电流分配与放大（4）
综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反
向偏置。
由图可得各电流之间的关系：
C结加反又因为：偏电压 IE = IC + IB
IC = INC + ICBO
IE = INE+ IPE = INB+ INC+ IPE
ICBO
INB
INC
N P N
IPE
INE IE
IB= INB + IPE- ICBO 以上看出，三极管内有 Rc 定义共发射极直流电流放大系数两种载流子(自由电子和 I NC 1 I NB I PE 空穴)参与导电，故称为 UCC 双极型三极管。或BJT )ICBO 所以有： IC I B (1 (Bipolar(1 )I Junction I CEO CBO---- 穿透电流，称 Transistor)。它在实际器件中往往很小，则：
IC最大饱和电流：
IC

核电子学复习

1、名词解释：核电子学：物理学、核科学与技术、电子科学与技术、计算机科学与技术等相结合而形成的一门交叉学科。

核辐射探测器：利用辐射在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理、化学变化进行辐射探测的器件称为辐射探测器。

核仪器：是指用于核辐射产生或测量的一类仪器的统称。

能量-电荷转换系数：设辐射粒子在探测器中损失的能量为E，探测器产生的电子电荷数为N，则N/E称为探测器的能量-电荷转换系数θ。

θ=N/E能量线性：定义：是指探测器产生的离子对数平均值和所需消耗的粒子能量之间的线性程度。

探测器的稳定性：探测器中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。

核电子学电路的稳定性：核电子学电路中能量-电荷转换系数在环境温度T和电源电压V变化时的稳定性。

信噪比：信号幅度与噪声均方根值之比冲击函数：系统函数：H(s)=Uo(s)/Ui(s)极点：系统函数中使分母为零的点零点：系统函数中使分子为零的点有源滤波器：将RC积分网络接在放大器的反馈回路里，就构成有源积分电路，或称为有源滤波器。

积分谱：改变阈电压U T，测量到相应的大于U T的脉冲数N(U T)，得到N(U T) - U T 分布曲线，得到的就是积分谱微分谱：从阈电压U Tn上的脉冲计数减去阈电压U Tn+1上的计数就可得到阈电压上间隔ΔU=U Tn-U Tn+1中的计数ΔN。

ΔN和U T的关系曲线，就是脉冲幅度分布曲线（微分谱）仪器谱：仪器实测得的能谱脉冲幅度分布谱：积分谱和微分谱道宽：Uw=Uu - U L > 0时间移动：输入脉冲的幅度和波形的变化引起定时电路输出脉冲定时时刻的移动时间晃动：系统的噪声和探测器信号的统计涨落引起的定时时刻的涨落时间漂移：元件老化、环境温度或电源电压变化（属于慢变化）引起的定时误差慢定时：μs量级的定时快定时：p s量级的定时（还有ns的说法）自然γ全谱：用仪器测得的，能量在及时keV-2.62MeV的自然γ仪器谱。

《核电子学基础》复习提纲

《核电子学基础》复习提纲第一章逻辑代数基础1.数制的表示方法及转换(2～10、2～16、16→10)。

2.7种常用的逻辑关系、真值表、表达式(记前5种)。

3.逻辑函数的相互转换(逻辑式～电路，在“与”、“或”、“非”范围内)。

4.逻辑函数的化简(不限方法)。

5.逻辑代数的基本公式、规律和基本定理(含逻辑判断及逻辑推理)。

第二章门电路1.TTL非门、与非门的工作原理及电压传输特性(能看图分析)。

2.CMOS非门、与非门、或非门的工作原理(能看图分析)。

3.TS门、OC门的特点。

4.CMOS与TTL之间的接口方法。

第三章组合逻辑电路1.普通编码器(4～2)线的电路原理、表达式及真值表。

2.二进制译码器。

3.数据选择器的工作原理。

4.加法器的工作特点。

5.一位数据比较器的工作原理、电路。

第四章触发器1.触发器的工作特点及触发方式。

2.基本RS触发器的电路原理、真值表及波形传输。

3.同步RS触发器的波形传输特点。

4.D、JK和T触发器的动作特点及波形传输特性。

第五章时序逻辑电路1.时序逻辑电路的特点及描述方法。

2.串入-并出移位寄存器的工作特点、数据移动特征。

3.同步二进制加法计数器的驱动方程和状态方程。

4.异步二进制加法计数器的时序。

第六章脉冲波形的产生和整形1.施密特触发器的电压传输特性。

2.带RC延时电路的环形振荡器的工作过程及工作波形。

3.积分型单稳态触发器的基本结构及工作过程。

4.用555定时器(不用背内部电路)组成施密特触发器、单稳态触发器的方法。

第七章D/A和A/D转换1.D/A和A/D变换的作用、分类及技术参数。

2.权电阻网络D/A转换器的工作原理、公式推导。

3.A/D转换的四个步骤(采样、保持、量化、编码)。

4.逐次比较型A/D转换器的工作过程。

5.采样保持电路在A/D转换器中的作用。

核电子学预备知识.docx

Ⅰ电路基础一、线性网络与非线性网络1、网络的基本概念：只考虑I/O，称为网络。

2、线性元件，参数值为常数。

3、电学的三个基本模型V RI =dIV Ldt=dvI Gdt=二、电压源和电流源1、电压源A、定义：其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其值与流过它的电流i 无关的元件叫理想电压源。

B、理想电压源的电压、电流关系1）电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。

2）通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。

C、电压源不能短路，应用中所接负载不是无限的，有允许的最大电流值和额定功率。

2、电流源A、定义：其输出电流总能保持定值或一定的时间函数，其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。

B、理想电流源的电压、电流关系1）电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关。

2）电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。

C、电流源不能开路，也有特定的额定功率。

三、基尔霍夫定律1、KCL电路中任意一个节点上，在任意时刻，流入电的电流之和等于流出点的电流之和。

I=∑3、KVL在任一瞬间，对任一回路，沿回路绕行方向上各段电压代数和恒等于零。

U=∑四、叠加定律1、内容：在线性电路中，任一支路的电流（或电压）都可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流（或电压）的代数和。

a、叠加定理只适用于线性电路，因为线性电路中电压和电流都与激励（独立源）呈一次函数关系。

b、当一个独立电源单独作用时，其余独立电源都等于零。

2、齐性原理线性电路中，所有激励(独立源)都增大(或减小)同样的倍数，则电路中响应(电压或电流)也增大(或减小)同样的倍数。

当激励只有一个时，则响应与激励成正比。

五、戴维南等效定律指的是任一线性有源二端网络，对其外电路来说，都可以用一个电动势为E 的理想电压源和内阻为Ro相串联的有源支路来等效代替。

即将有源二端网络用电压源等效，故又称电压源定理。

核电子学方法-25页精选文档

–当输入负脉冲时，T1电流变大，输出电流如绿色箭头方向
• C*为加速电容，
正脉冲瞬间，T1电流减小，通过电容的耦合，降低T2 的b,e极电压，增加输出电流。同理，负脉冲瞬间， c*会减少输出电流。
5
电压灵敏前置放大器的特性
• 电路结构简单 • 前放输出电压的幅度为VOM = AQ/Ci
而Ci=CD+CS+CAi – CD 随外加偏压而变化； – CS 随引线长短、元件位置因素变化而变化， – Cai 与放大器工作状态有关。这些因素将使 VOM 的值在不同条件下发生变化，输出电压的精度
库伏仑
若把探测器也包括在内，定义能量——电压转换增益
GEVVE omC 1f
Q1 e 伏 E Cf WMeV
其中e为电子电荷，等于1.6×10-19库仑，W 为平均电离能，对于硅半导体探测器， W3.610 6MeV
则 GEV44mVMeV
11
2．上升时间 (10%-90%)
§3、前置放大器
与探测器输出直接相联的电路称为前置级，一般这部分电路具有信号放大功能，故称为前置放大器。
一、前置放大器的作用
1) 从探测器输出端获得所需的电信号（能量、时间）； 2) 预放大探测器的输出信号，以获得较好的信号噪声比； 3) 进行阻抗变换，减少信号传输中的干扰。
1. 使能量、时间的测量更加准确
不高，一般用在探测器输出信号幅度较大，精度要求不高系统。如接在闪烁探测器后面。 • 如果在输入端并联大的电容？
幅度，噪声
6
电荷灵敏前置放大器
•基本结构和工作原理
由高输入阻抗、高增益的倒相放大器与一个反馈电容组成的负反馈放大器。
列出电路方程
V 0 s AV i s V i s C i S V i s V 0 s C f S I D s 0

《高等核电子学》课件

04
核电子学应用领域
核能科学与工程
01 核能发电
核能科学与工程领域利用核裂变或核聚变反应产生的能量进行发电，解决能源需求问题。
02 核燃料循环
核燃料循环涉及核燃料的提取、加工、再处理以及废物处理等环节，旨在实现核燃料的可持续利用。
03 核反应堆技术
核反应堆是实现可控核裂变反应的装置，涉及到反应堆设计、运行与维护等方面的技术。
高等核电子学
目录
• 核电子学概述 • 核电子学基础知识 • 核电子学实验技术 • 核电子学应用领域 • 核电子学发展前景与挑战
01
核电子学概述
核电子学的定义与特点
核电子学是一门研究核辐射探测、测量和处理的科学，主要涉及核辐射与物质的相互作用、探测器的设计制作以及信号处理等方面。
核电子学具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性等特点，广泛应用于核物理实验、核医学成像、放射性计量等领域。
03
核电子学实验技术
核电子学实验设备与仪器
放射性探测器
用于检测放射性物质发出的射线，如闪烁计数器、半导体探测器等。
信号处理电路
用于对探测器输出的信号进行预处理，如滤波、放大等。
电子倍增器
用于放大微弱信号，提高信号的信噪比。
数据采集系统
用于采集和处理实验数据，如多通道数据采集卡、数字化仪等。
核医学与放射生物学
放射性药物
核医学利用放射性物质进行疾病诊断和治疗，放射生物学则研究放射性物质对生物体的影响和作
用机制。
医学影像技术
核医学影像技术如PET、SPECT等，能够提供高分辨率、高灵敏度的医学影像，有助于疾病诊断。
放射治疗
放射治疗是利用放射线消除肿瘤细胞的方法，核医学与放射生物学在放射治疗药物的研发和治疗效果评估方面发挥重要作用。

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温度升高热运动加剧,噪声电流或电压增加○2 热噪声电流与外加电压或流经电阻的平均电流无
关○3 实际脉冲宽度在 ps 级别低频噪声:不明确;特点:噪声电压随频率降低而增大,性能优良的器件可忽略 3.噪声的来源:物理过程、电子器件、外部干扰 1.噪声主要参量和物理意义概率密度函数:描述噪声早幅度域内的分布密度均方值:表示噪声的强度自相关函数:提供噪声在时间域内相关信息功率密度函数:给出噪声功率在频率域内的分布 2.核数据获取与处理的方法图
1.写出下列几种电路的冲激响应和频率响应
冲激响应
频率响应
RC 积分电路
1 -) h t = %& '*+*u(t)
1 H w = 1 + &'()
CR 微分电路 RC 并联电路
1 -* h t = $ t - '( )+,*u t
1 -( h t = % &)**u(t)
$%&' H w = 1 + $%&'
1.核电子学是什么? 辐射探测技术与电子技术相结合的学科,把辐射信息转换成电信号或光信号然后用电子学方法获取,进行处理和分析。 2.噪声的种类,特点和产生原因散粒噪声:由载流子数目的涨落引起;特点:○1 散粒噪声与载流子运动速率无关○2 平均电流大,电
子涨落大,噪声电流大热噪声:载流子做随机运动引起;特点:○1 热噪声与导体或电阻温度有关,
3.简述傅立叶变换和拉普拉斯变换的特点○1 模拟和离散系统内,FT 用于频域分析;模拟系统内,LT
作复频域分析○2 FT 便于分析系统的频率特性,分析信号频率和噪声的功率谱○3 LT 便于分析系统
时域和系统参数的关系,系统的稳定性等性能,分析信号波形
1. 总结几种探测器的对比
参数
气体电离室
正比计数器
Q
=
# `$
% VOM
=
% &'
=
() *&'
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Cf=1pf Rf=109Ω τ=RfCf=1*10-3sபைடு நூலகம்1ms
6.前放和主放区别:
前放:实现电荷到电压脉冲的转换,对探测器输出信号放大,尽量提高信号的信噪比
主放:对探测器输出电压信号进一步放大,用多种方法对信号进行处理,已尽量提高能量分辨率
$ H w = 1 + '($)
2.表示系统噪声分类方法和意义等效噪声电压 ENV:实际存在于放大器输入端的噪声功率谱和放大器的频率相应等效噪声电荷 ENC:输入信号电荷量 Q 与输出信噪比η之比等效噪声能量 ENE:等效噪声电荷数与探测器平均电离能的乘积等效噪声晃动:噪声引起定时误差的均方根差值输入端的噪声不是等效噪声电压,因为 Vn/A 不是一个实际物理量,噪声均方值正比于 A 3.设 f(n)服从高斯分布,求证能量分辨 FWHM=2.36σN ,能量分辨率 R=2.36σN/N 证明:
○1 散粒噪声 s(w)=2n2Q2δ(w)+nQ2/π sS(w)=2I2 δ(w)+Ie/π=Ie/π
○2 热噪声 sT(w)=2Kt/ π R
○3 低频噪声 sF(w)=AF/w=AF/2 πf
1.简述最佳滤波器、白化滤波器和匹配滤波器,三者关系最佳滤波器可使信噪比最大;白化滤波器把噪声转化为白噪声的一级频率相应为 H1(w)的滤波器;匹配滤波器为当输入信号频率为其频率响应的复共轭时所获信噪比最佳的滤波器在输入噪声不是白噪声时,利用一个白化滤波器把噪声白化,再串联一个匹配滤波器,可得最佳滤波器 2.极零相消的作用在几级相串联的系统中,将前级传递函数的极(零)点与后级的零(极)点相消, 从而改善输出波形的方法 3.简述滤波成形电路的时间常数,输出脉冲宽度和能量分辨率的关系峰持时间 tw=twd+tdl 达峰时间(tM=tMd+tdl)为从输出超过εVM 至达到峰值 VM 的时间延迟时间 tdl 为从冲击输入时到输出达到εVM 的时间峰底宽度称为脉冲宽度 twd 4.CR-(RC)m 滤波成形电路的信噪比和时间常数 m 的关系 CR-(RC)m 滤波成形网络由一次 CR 微分与 m 次 RC 积分电路组成,存在一个与 m 相关的最佳时间常数τopt 当τ=τopt 时信噪比最佳 5.简述成形电路造成幅度信息畸变的种类和原因
有较好的线性
线性和电离室接良好的线性
近
栅流声 10-3
基本无噪声 10-3 散粒噪声 10-3
暗电流 10-4
2.电荷灵敏前放优点:VOM 稳定性高,可用能量分辨率较高的谱仪。Cf 起积分作用,当 A 很大时,Cif=Ci+(1+A)Cf 3.电流、电压、电荷灵敏前置放大器特点电流灵敏前放输出快,对输出电流信号直接放大,用于快放大器,但其相对噪声大,主要用于对时间测量系统;电压灵敏前放与电荷灵敏前放都用于提供探测器输出的电荷信息,在要求不高时电路比较简单,用于能谱测量分析系统;电荷灵敏前放和电压灵敏前放主要用于能谱测量系统,电荷灵敏前放比电压灵敏前放输出电压稳定性高,可用于高能量分辨率系统 4.1MeV 射线全部消耗与半导体探测器中时,可输出多大幅值的信号？分辨性能如何 Cf=10pf=10-11f E=1MeV Q=Ee/`w=5.1*10-14C VOM=Q/Cf=5.1MeV 分辨性能好 5.当输出冲击电流 I(t)=Q*δ(t),求 V0(t),当 Cf=1pF,Rf=109Ω,画波形
4.简述核辐射探测器中噪声的种类特点和产生机理散粒噪声:载流子数目发生波动引起电流瞬间涨落;与电子热运动速度无关,其平均电流大,电子数涨落大,噪声电流大。热噪声:自由电子不停地做热运动,由于电子不断和正离子碰撞,外回路感应电流起伏变化;与电阻或导体的温度有关,温度升高热运动增强,热噪声与外加电压无关低频噪声:原因未知;电压低,频率低,噪声电压随频率降低而增大 5.写出各种噪声的功率密度谱及函数表达式
半导体探测器
能量电荷转
1
换系数
θ = $ w=30eV
固有分辨率
$%
Vm = & 较好
θ= #
$
w=30eV
$%&
Vm = ' 较好
1
θ = $ w=3eV
$%&
Vm = ' 最好
闪烁体探测器
# θ=$
w=300eV
$%&
Vm = ' 差
线形稳定性
低能物理实验中具工作电压较低时对各种粒子具有线性差