基础核电子学测量系统预习部分

深 圳 大 学 实 验 报 告 课 程 名 称： 核物理实验（1） 实 验 名 称： 基础核电子学测量系统 学 院 ： 物理科学与技术学院 专 业 ： 12 级核技术 指 导 教 师： 罗奇 班级： 12 级核技术 报告人： 张云姗 学号： 2012180065 实 验 时 间： 2014.11.11 实验报告提交时间： 1、实验目的 本次实验主要是接触和认识核电子学插件，包括脉冲发生器、放大器、多道、计 数器等一些基础常用的核电子学器件。 2、实验内容 （1）、认识脉冲发生器、放大器、多道、计数器 （2）、观察信号的形状，大小，以及信号是如何处理 （3）、测量放大器的稳定性 （4）、放大器的过载 （5）、什么是基线恢复和极零相消 （6）、测量信号的上升沿和下降沿 3、实验原理 1、核探测信号的特点： 1）信号弱，但跨度大，一般为几个 V 至几个 V。所以测量某些核信号时需要经过放大器 放大信号才方便测量，避免外界过多的噪声干扰。 2）速度快。核反应速度很快，所以核信号测量时间一般很短。 3）概率性和统计性。这是核探测信号最基本的特点。因为核反应过程中，射线与物质的作 用过程是随机的，核衰变过程也是概率性的事件，随机性主要表现为脉冲幅度的大小和相 邻脉冲的时间间隔存在随机性；同时，在核物理实验中，常常不是研究个别信息，而是研 究分布在大量信号里的某种信息，因此也需要对这些大量的信息做统计计数处理，也就是 核探测信号的统计性。 2、基础常用核电子学器件的功能 1）脉冲发生器用来产生信号的或是产生所需参数的电信号仪器。 脉冲信号发生器的输出信号幅度从小到大又从大到小的变化，产生这种信号的脉冲发生 器就叫滑移脉冲发生器。 按其信号波形分为四大类： 正弦信号发生：主要用于测量电路和系统的频率特性、 非线性失真、增益及灵敏度等。 函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、 三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。 脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以 测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的 性能。 随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号 发生器主要用途为：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测 定系统性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数；用随机信号代 替正弦或脉冲信号，以测定系统动态特性等。当用噪声信号进行相关函数测量时，若平均 测量时间不够长，会出现统计性误差，可用伪随机信号来解决。 2）放大器 在核测量中常用的放大器有三种类型： 谱仪放大器：用于能谱测量中信号放大，一般接在前置放大器之后，又称主放大器； 基本功能放大来自前置放大器输出的信号，使其达到分析测量系统所要求的幅度范 围；成形与滤波，用来尽可能减少谱形畸变和提高能量分辨。这包括提高信噪比、减少堆 积和基线涨落、减小径迹亏损和提高抗幅度过载能力等方面，以满足物理实验的需要。 快放大器：用于时间测量或高计数率条件下信号放大； 弱电流放大器：用于强度测量中计数积累效应产生电信号的放大。 3）多道通用的核谱数据获取和处理的仪器，用于数据采集，储存和能谱显示，井数据 处理后输出最后结果；或者是输出待分析的数据。 多道幅度分析器主要包括模数变换部分及存储器、显示器等；可对大量输入脉冲按幅 值精细地分道记录，即把不同幅度的脉冲分别记录到相应的道址中，由此测得脉冲数随其 幅值分布的谱形。其工作原理是：当输入幅度为 A 的脉冲时，经过模-数变换电路,转换为 数字量 D（作为道址码），接着把该道址中的计数加一，在测量过程中同时显示各道的计 数增长过程,最后就得到幅度分布谱。多道分析器常是模-数变换后，直接送计算机的内存 储器，称为计算机多道分析器。衡量多道分析器的主要技术指标有：道数、道宽及其稳定 性、被测幅度与道址的线性好坏（包括积分线性和微分线性）、测量死时间等。 多道分析 器既可测量各种以幅度表示的能谱,也可配上时间-幅值变换作时间谱测量。多道分析器的 采用，大大提高了核测量的精度与速度。 系统中显示器用于数据获取过程中、获取完毕后观察谱线；或以字符的形式显示多道 分析器上的工作状态。在给出时间谱形曲线或能谱时，注意是以横坐标为道址，纵坐标为 道的计数。 4）计数器 用于精密记录某一时间间隔内所测脉冲的个数，同时也具有分频的功能。 3、核脉冲信号形状特点 核脉冲信号幅度有大有小，因为信号弱，但跨度大，一般为几个 V 至几个 V。 总体来说核脉冲信号上升时间和下降时间较短，这是因为核反应速度很快，所以核信号 产生和