核电子学习题解答

1、核电子学习题解答.核电子学习题解答.核电子学习题解答.习题解答第一章绪论1、核信息的获得与办理主要包括哪些方面的？时间测量。核信息出现的时间间隔是测定核粒子的寿命或翱翔速度的基本参数，目前直接测量核信息出现的时间间隔已达到皮秒级。核辐射强度测量。核辐射强度是指单位时间内核信息出现的概率，对于低辐射强度的测量，要求测量仪器拥有低的噪声本底，否则核信息将淹没于噪声之中而无法测量。对于高辐射强度的测量，由于核信息十分密集，若是信号在测量仪器中积聚，有可能使一部分信号扔掉而测量不到，所以要求仪器拥有优异的抗信号积聚性能。对于待测核信息的辐射强度变化范围很大的情况(如核试验物理诊断中信号强度变化范围可达

2、105倍)，如测量仪器的量程设置太小，高辐射强度的信号可能饱和；反之，如量程设置太大，低辐射强度的信号又测不到，所以对于这种场合的测量则要求测量仪胸怀程可自动变换。能谱测量。辐射能谱上的特点是核能级跃迁及核同位素差其余重要标志，核能谱也是核辐射的基本测量内容。精确的能谱测量要求仪器工作牢固、能量分辨力达到几个电子伏特，并拥有控制计数速率引起的峰位和能量分辨力变化等性能。地址测量。基本粒子的径迹及空间地址的精确测定是鉴识基本粒子的种类及其主要参数的重要手段。目前空间定位的精度可达到微米级。波形测量。核信息波形的变化常常反响了某些核反响过程的变化，所以核信息波形的测量是研究核爆炸反响过程的重要手段

3、，而该波形的测量常常是单次且迅速(纳秒至皮秒级)的。图像测量。核辐射信息的二维空间图像测量是近来几年来发展起来的新技术。测量方法可分为两类：第一种是利用辐射源进行透视以摄取被测物体的图像；被测目标体的自己辐射(如裂变反响产生的辐射)以反响目标体自己的图像。算机对摄取的图像信息进行办理与重建，以便改正确地反响实质和提高清楚度。是这种办理方法的代表。2、抗辐射加固主要涉及哪些方面？辐射图像的第二种是利用图像测量利用计CT技术就抗辐射加固的研究重点最初是搜寻能减弱核辐射效应的障蔽资料，辐射加固措施，尔后逐渐将研究重点转向对器件的抗辐射加固。3、核电子学的应用领域主要包括哪些方面？此后在电路上采用某些

4、抗核电子可应用于核与粒子物理基本研究、核辐射探测器电子学、核反响堆电子学、加速器电子学、同位素应用仪表、核医学电子仪器以及剂量测量仪器等。第二章核辐射探测器及其输出信号1、简述核电子学的基本测量过程。最基本的测量过程以下：能量信息强度解析时间信息地址信息幅度甄别数能谱解析线性放大据滤波成形采探测器前放时间甄别集时间解析积聚判弃基线恢复系统模数变换地址解析图像解析信息检取信号办理数据办理2、简述核辐射探测器输出信号特点。核电子学信号的特点是随机性（时间、幅度）、信号弱，但跨度大（V几十伏）、速度快。3、简述核辐射探测器的主要种类及其工作原理。一、气体探测器它依照带电粒子经过气体时，引起气体的电离

5、来探测辐射粒子。早期这种探测器曾获得广泛应用，它的优点是制备简单，性能可靠，成本廉价，使用方便，所以目前仍在应用。随着探测器技术不断发展，在高能物理和重粒子物理实验中这种探测器已获得新的应用。二、闪烁探测器它依照射线与物质相互作用产生的荧光现象来探测射线粒子。它比气体探测器探测效率高得多，从而被广泛使用，在很多仪器中闪烁探测器已取代了气体探测器。三、半导体探测器这是二十世纪六十年代以来迅速发展起来的一种新式探测器。主要优点是：能量分辨率高。线型范围广，体积小。是近来几年来发展极为迅速的一种核辐射探测器件。4、核辐射探测器的基本性能指标包括哪些？探测效率；矫捷度；矫捷度；输出信号幅度和波形；能量

6、分辨率；线性响应；牢固性5、画出脉冲电离室、半导体探测器、闪烁探测器的等效电路。pp14-17第三章核电子学电路基础1、画出矩形脉冲电压作用下RC电路的脉冲响应曲线。2、简述微分电路与耦合电路的差异。3、画出电流脉冲作用于RC并联电路的输出电压波形。4、说明电容负载对微分电路输出的影响。5、说明输入脉冲边沿对微分电路输出的影响。第四章核电子学中的噪声习题1、依照核探测器输出信号的特点，说明核电子学与一般电子学的差异。2、核电子学中遇到的噪声主要有哪几类？产生的原因分别是什么？对于幅度解析和时间解析，哪些噪声最重要？3、信噪比的定义。4、半导体探测器主要存在哪些噪声源？5、闪烁探测器的噪声主要本

7、源是什么？6、为什么正比计数器在测量低能射线的能谱方面有独到的优点？7、结型场效应管噪声本源有哪些？8、表示系统噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压可否就是等效电压，为什么？9、设探测器反向电流ID=10-8A,后级电路频宽为1MHz，计算散粒噪声相应的均方值和有对于ID的比值；10、计算常温下(T=300K)5M?电阻上相应的均方根噪声电压（频宽设为1MHz）。解：11、求矩形脉冲经过低通滤波器，RC=T,RC=5T,RC=T/5的输出波形及频谱。12、能谱测量系统的噪声为什么平时折合到前置放大器的输入端去考虑？“噪声线宽”与“等效噪声能量”的关系如何？噪声线宽FWHMNE=

8、2.355ENE13、以下列图是两个反响放大器，若运放的开环增益A，则两者的闭环电压放大倍数均为100，现假设A=1000，试计算它们的闭环放大倍数。(1)(2)14、A为理想运放，A，写出以下电路输出噪声dvo2的表达式。（假设电路中电阻、电容无噪声）(1)同上15、A为理想运放，A，考虑电阻R1和R2的热噪声，分别写出dvn2、din2以及R1、R2噪声对输出端噪声的贡献；又由于这四个噪声源在统计上是独立没关的，所以总的输出噪声dvo2的均方值为这四个噪声均方值之和，请写出dvo2。分别考虑电流、电压噪声、电阻热噪声的贡献，应用叠加原理；虚断、虚短解析。16、假设电容C、电阻R1、R2没有

9、噪声，试写出以下电路输出噪声的表达式。17、画出电阻热噪声的两种表示（电压噪声源和电流噪声源）及其等效电路。）第五章信号与噪声的解析方法习题1、给出冲击函数、阶跃函数的定义及互有关系2、证明以下公式(1)Fetu(t)1(2)F(t)=1j(3)Fcosat=(a)(a)(4)Fsinat=j(a)(a)(5)Fu(t)=1()j(6)F1=2()(7)Fej0t=2(0)1）2）(3)(4)记(6)(7)即3、对于以下列图RC并联电路，设输入冲击电流ii(t)=(t)，分别用时域法和频域法求解系统的冲击响应和频率响应，证明它们是一对傅立叶变换。4、依照运用傅里叶变换的性质求电容/电感的阻抗。

10、5、电路图以以下列图所示，其中R1=4K，R2=1K,C=1000pF，输入信号vi(t)以以下列图所示，求输出信号vo(t)。vi(t)1v50100150t(us)记t1=50us，t2=100us，t3=150us令则当时当时6、解析实质系统的频域特点常常利用哪个函数作为输入？为什么？解：函数，其频谱为17、串通的多级时不变线系统，在交换各级地址时拥有什么特点？应注意哪些问题？8、简述坎贝尔定理9、表达拉斯变换的定义10、在电子学中，傅里叶变换和拉氏变换分别用于系统的何种解析？为什么？11、依照系统的传达函数H(s)能够解析系统的牢固性，请问什么情况下系统是牢固的，什么情况下系统是不牢固

11、的？12、解析随机过程常用的统计量包括哪些？13、描述噪声的重要函数有哪些？分别给出什么信息？14、什么叫平稳随机过程？15、什么叫各态历经随机过程？16、自有关函数及功率谱密度函数的定义17、写出自有关函数的基本性质18、写出噪声经过线性系统H(w)后，输出噪声功率谱密度及均方值与输入噪声功率谱之间的关系。并举例说明。19、什么叫白噪声？第六章前置放大器习题1、在核电子学中为什么平时要把放大器分成前置放大器和主放大器两部分？2、前置放大器可分为哪几类？分别适用于什么场合？3、简述前置放大器的作用4、为什么电压矫捷前置放大器一般只适用于牢固性要求不高的低能量分辨率？5、为什么电荷矫捷前置放大器

12、常用于高能量分辨率能谱仪系统？为什么要附加反响电阻？6、为什么电流矫捷前置放大器主要用于时间测量系统？7、电荷矫捷前置放大器噪声包括哪些噪声？写出a,b,c噪声的表达式。8、电荷矫捷前置放大器的电路有哪三个种类？9、阻容反响式电荷矫捷前放电路的特点。（参见教材电路图）10、低噪声电荷矫捷前置放大器主要元件选择原则11、脉冲光反响式电荷矫捷前置放大器工作原理12、漏反响电荷矫捷前置放大器工作原理13、电荷矫捷放大器的主要性能指标包括哪些？14、什么是零电容噪声和噪声斜率？15、前放输出信号的上升时间tR0和哪些因素有关？16、噪声的测量的方法有哪两种？分别写出两种方法的测量步骤。17、画出电压矫

13、捷前放的等效电路。18、为什么电压矫捷前放牢固性较差？19、电流矫捷前放可应用于哪四个方面？为什么？20、简述电流矫捷前放的基本要求。21、低噪声电流矫捷前放有哪两种实现方式？22、画出电荷矫捷+成形网络的电路原理图，解析其电流增益。23、画出电压电流变换器+成形网络的电路原理图，解析其输入阻抗。24、证明电荷矫捷前置放大器输出幅度的牢固性满足以下关系dVom1dA0VomA0FA0dVom1dCiVomA0FCi(1)记(2)25、假设输入电流为Q(t)，利用复频域解析法求以下电荷矫捷前置放大器的输出电压。,26、以下列图中(1)、（2）、（3）分别为电压矫捷、电荷矫捷和电流矫捷前置放大器的

14、原理图。假设开始时所有电容器上的电压均为零，输入两种探测器电流、波形以下列图的和。分别画出两种输入情况下电路（1）、（2）的输出电压vo(t)和（3）的输出电流io(t)的波形。(a)(1)i(t)=Q(t)I(s)=QA=1(2)T=20nsi(t)=(b)同图(a)(c)(1)i(t)=Q(t)(2)27、一个用于辐射测量的放大电路，第一级为电荷矫捷前置放大器，第二、三级是主放大器的前半部分电路。电流源iD(t)代表锗锂Ge(Li)半导体探测器的输出信号，77K时半导体锗的平均电离能w2.96eV/电子-空穴对，被测辐射是1.3MeV的射线。假设信号抵达从前Cf两端电压为零。（1）估计射线

15、进入处于77K半导体探测器产生的电流脉冲iD(t)的电荷量Q。（2）定量画出v1(t)、v2(t)和vo(t)的波形。28、以下列图为电荷矫捷放大器的原理图，运松开环电压放大倍数A=5000，且与频率没关。输出脉冲幅度VOM可表示为：VOMAQ。试问：Ci(1A)Cf（1）A变化1%，VOM变化多少？（2）Ci因探测器电容的变化而改变1%，VOM变化多少？(1)(2)29、设运松开环电压放大倍数A有限，与频率没关。请精确推导运放输入、输出波形vi(t)和vo(t)的表达式，注明其幅度和时间常数。依照米勒定理，原电路可等效为30、某电荷矫捷放大器的零电容噪声为0.7KeV，噪声斜率为0.03Ke

16、V/pF。现有两种探测器和它连用，两种探测器的电容分别为10pF和150pF，试分别计算系统的总噪声。C1=10pFC2=150pF31、以下列图的放大电路，跨导放大器输入量为电压，输出为电流，跨导G=10mA/V；电路R、C参数以下列图，输入电流冲击Q(t)。（1）推导出波形vo(t)的表达式，并确定其幅度和时间常数。（2）带入电路参数，计算输出电压上升时间tR的数值（CiCf）。（3）探测器电容变化而使Ci变化时，tR也随之变化，电荷矫捷放大器的上升时间斜率这一技术指标定义为tR/Ci，单位是ns/pF，即输入电容每增加1pF，输出上升时间增加多少ns。试推导tR/Ci与电路参数的关系式（

17、设Ci是Ci的渺小变化），并计算出tR/Ci的数值。32、阻容（Rf，Cf）反响电荷矫捷放大器输出电压的变动范围可用坎贝尔（Campbell）定理计算。假设每一个探测器电流脉冲的电荷量均为Q，单个脉冲输出幅度VOMQ/Cf，设RfCf，则探测器和前放间直接耦合的电荷矫捷放大器，其输出电压的变动范围为Vo2.6，其中Vo是输出电压的平均值：VonfVOM；是输出电压的均方根误差（标nfV2.6准误差），VOM。输出电压的变动范围随机不确定，99%的概率在范围2o内。对于探测器和前放间交流耦合的电荷矫捷放大器Vo0，输出电压的变化范围为2.6；现令Rf109，Cf1pF，n2*104/s，Q510

18、14库仑，试估计直接耦合和交流耦合电荷矫捷放大器的输出电压变动范围。直流输出电压动向范围交流输出电压动向范围第七章谱仪放大器习题1、简述滤波成形的含义。2、给出理论上最正确滤波器的频率响应并加以证明，并说明最正确滤波器输出波形的特点。3、证明由白化滤波器和般配滤波器组成串通滤波系统是最正确滤波系统。4、试解析CR-RC滤波器的最正确信噪比。5、用于幅度信息办理系统中的滤波成形电路需要满足哪些方面的要求？6、试述极零相消的原理。7、说明弹道损失的原因。8、峰积聚和尾积聚对输出信号幅度会带来什么样的影响和谱形畸变?9、给定计算率n,峰连续时间tw，计算峰积聚的概率，并加以解析。10、在交流耦合系统

19、中，双极性输入脉冲信号在什么条件下能够防备基线偏移和涨落？为什么？11、减少积聚影响的方法有哪些？12、(CR)-(RC)m和(CR)2-(RC)m滤波成形电路输出信号波形的形状和幅度的特点。13、单极性和双极性成形各适用于什么情况下的测量？14、采用拥有共扼复数极点的有源滤波器有何意义？15、有源滤波器和无源滤波器的差异以及有源滤波器的特点。16、什么叫模拟展宽器？画出模拟展宽器的原理图及输出波形；17、简述模拟展宽器的技术指标;18、什么叫采样保持器?19、什么叫基线恢复器?作用是什么?20、基线恢复器的种类有哪些?21、画出无源和有源CD恢复器的原理图;22、画出无源和有源CDD基线恢复器的原理图,并简述其工作原理.23、使用基线恢复器应注意哪些问题?第八章脉冲幅度解析器习题1、简述脉冲幅度甄别器的功能；2、对于脉冲幅度甄别器，当输入信号过窄时，即使幅度达到甄别阈，输出脉冲也只能上升到不大的数值，所以不能够被后级记录下来。为什么？3、在核电子仪器中，常用哪一种电路作为脉冲幅度甄别器？4、什