核电子学与核仪器课件16[1]

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核电子学与核仪器课件16[1]
n 线性门与展宽器
线性门(常闭线性门与常开线性门)、模拟展宽器 工作原理
n 线性放电型模数变换器
工作原理、参数调节与辅助电路、滑移标尺道宽 均匀器
n 逐次比较型模数变换器
数模变换器工作原理、逐次比较型模数变换器工 作原理、道宽均匀器工作原理 闪电型模数变换器、模数变换器的主要技术性能
n 时间信息的分析是核电子学的一种基本和重要的 技术。核事件的许多信息是以时间信息方式存在 于核辐射探测器输出信息中。
n 在时间的测量和分析中，首先是用定时方法准确 的确定入射粒子进入探测器的时间。时间上相关 的事件可以用符合技术进行选择。时间间隔可通 过变换的方法，变成数字信号，从而编码分类计 数最后得到时间谱。
（3）定时滤波放大器
用于定时的前置放大器输出信号有时还需进一步放大才能 驱动定时电路，这就需要一种快速的主放大器。
（4）定时电路
用来确定粒子进入探测器的时间，它应该使各种因素对定 时产生的误差为最小。
（5）时间变换器
把信号时间间隔变换成对应的数码，或者先将时间量变换 成数码。
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二、定时方法
4）输入信号统计涨落引起的时间晃动
对于同一种类、同一能量的入射粒子，即使入射 到探测器同一区域，探测器输出信号的产生时间、 幅度和波形也是涨落的。信号的统计涨落将引起 定时的时间晃动。当然，如果定时电路能够消除 由于幅度和上升时间变化而产生的时间移动，就 能消除由于幅度和上升时间涨落而产生的时间晃 动。但是，探测器输出信号产生时间相对于粒子 入射时刻的涨落和信号波形的涨落，仍将引起定 时电路的时间晃动 。
n 电子学测量时间间隔的范围大概为10-3—10-12s之间。 通常μs量级的定时称为慢定时，ps量级的定时称为 快定时。
n 目前，电子学部件的分辨时间可以达到几个ps，
它比核辐射探测器的分辨时间小得多。因此，整
个时间分析系统的时间分辨首先受到探测器时间
性能的限制。
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一、时间分析概述
n 对一个包含时间信息的信号，若要精确的确定时 间，理想的是产生一个像δ(t-t0)函数那样的时间脉 冲。但是实际探测器输出信号不是理想的δ(t-t0)信 号，而是具有一定宽度的电流脉冲。
•定时误差通常按误差产生的原因分为 两类：时间移动和时间晃动。时间移
动是输入脉冲的幅度和波形的变化引
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•t
•iD
•t
•v1
•t
•vo
•t
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二、定时方法
n 2.1前沿定时
电路原理
•定时时
间
•前沿定时是检出定时信号的最简单方法，但是一个 触发电路用作定时电路将会存在延迟。
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二、定时方法
n 2.1前沿定时
¨ 前沿定时误差分析
起定时电路输出脉冲定时时刻的移动。
时间晃动是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。
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一、时间分析概述
n 所谓时间分析是指测量的两个相关核事件的时间 间隔概率密度分布。表征一个时间分析系统的主 要特性是时间分辨，它是指系统能分开两个事件 的能力。目前，用电子学方法测量最小时间间隔 约为10-13s。
核电子学与核仪器-课件 16
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2020/11/19
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第四章关键点
n 脉冲幅度甄别器
工作原理、微分谱、积分谱、一般要求、半计数法
n 单道脉冲幅度甄别器
工作原理、实验用单道脉冲幅度分析电路的结构、 技术指标
n 用于幅度分析的模数变换器
模数变换方法的基本原理、变换系数与道宽
n 本章主要介绍时间信息的甄别和分析，包括定时 方法、符合技术和时间变换等内容。
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一、时间分析概述
n ΔE—E飞行时间望远镜
•实际测量中，ΔE—E探测器 输出信号是通过放大器、定 时电路、时间数字变换器等 部件组成的时间测量系统进 行获取和分析的。
定时道各个部件简介
•将输入信号用方程式表 示如下：
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•定时时间：
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二、定时方法
¨ 前沿定时误差分析
1）输入信号幅度和上升时间变化引起的时间移动
•信号幅度变，上升时间不变：
•信号幅度不变，上升时间变：
•信号幅度、上升时间同时变：
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二、定时方法
二、定时方法
n 定时电路是核电子学中检出时间信息的基本单元，故 又称时间检出电路。它接收来自探测器的随机脉冲， 产生一个与输入脉冲时间上有确定关系的输出脉冲。
•﹡
•探测器
•i
D
•快放大器
•v1
•vo
•时检电路
•因 为 探 测 器 输 出 的 脉 冲 上 升 时间变化范围很大，输出脉冲 幅度变化范围也很大，再加上 噪声的影响，所以精确定时有 一定的困难。
阈延迟的存在将增大时间移动。
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二、定时方法
3）噪声引起的时间晃动
•a、时检电路输入信号上叠加的噪声引起的晃动，如图（a）。 •b、时检电路本身的噪声引起的晃动，如图（b）。
•噪声均方根值为vn •噪声引起的过阈时间的标准偏差
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2）超阈延迟 n 上面分析没有考虑甄别器的超阈延迟。实际上，
输入信号刚刚超过甄别阈时，甄别器并不立即产 生输出信号，而是要在信号超过甄别阈某一数值 后才触发；触发时间晚于上述的td1、td2、td3，分别
存在超阈延迟△1、△2、△3。输出信号的实际产
生时间将为td1’、td2’、td3’ 。 n 信号前沿斜率越小，超阈延迟通常越大，所以超
•（1）探测器与输出电路
•用于时间分析的探测器要有快响应性能。为了保持探测 器输出信号的快时间特性，要求探测器输出电路有快的时 间响应相配合。
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一、时间分析概述
（2）快前置放大器
为了取得快时间信号，要求有快速时间响应的前置放大器 以保持输出信号时间信息不变，如快电流灵敏前放。
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本堂课主要内容
n 一、时间分析概述 n 二、定时方法
2.1前沿定时 2.2过零定时 2.3恒比定时 2.4幅度和上升时间补偿定时 2.5最佳定时滤波器与定时滤波放大器 2.6定时单道脉冲幅度分析器
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一、时间分析概述