一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動消除PIPS?a能譜峰溫度漂移的方法及裝置，該處理方法利用閾值自動調(diào)節(jié)電路消除PIPS探測器因溫度變化造成的峰位漂移，脈沖幅度甄別電路的閾值電平由閾值自動調(diào)節(jié)電路實時自動調(diào)整，其調(diào)節(jié)根據(jù)環(huán)境溫度變化自動進行，確保α粒子能量分辨不受環(huán)境影響。該裝置包括PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機、閾值自動調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便；提高了監(jiān)測靈敏度,并能適應(yīng)核設(shè)施現(xiàn)場的連續(xù)監(jiān)測要求。
【專利說明】—種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消除PIPS a能譜峰溫度漂移自動調(diào)節(jié)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氡測量是一個涉及核科學(xué)、核技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、地理科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜問題。近年來，半導(dǎo)體探測器的出現(xiàn)，特別是PIPS (離子注入硅探測器)以其耐用、能量分辨高，能很好地鑒別出各個核素(如218Po,214Po等)釋放的a粒子能量，但是溫度對半導(dǎo)體有著很大的影響，由于測量環(huán)境溫度的變化，相同能量的α粒子經(jīng)PIPS探測器檢測后其信號的幅度發(fā)生變化，從而不能準確甄別出α粒子能量，進而影響氡的準確測量。因此，消除PIPS探測器溫度漂移是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中PIPS探測器受溫度影響較大，能譜測量精度低的問題，提供了一種自動消除PI PS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置。
[0004]一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，PIPS探測器檢測測量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對信號進行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對信號幅度進行甄別后送入單片機；單片機計算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進行自動調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機對脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號進行計數(shù)；
[0005]單片機利用溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
[0006]Y = 434Κ.exp(-0.001121χ)_0.5637Κ.exp (0.1428x)
[0007]其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例

M
系數(shù)K為1，粒子能量為M時，粒子閾值比例系數(shù)K為匸；


?Μ
[0008]閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為
[0009]當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過閾值電平時，則輸出一個數(shù)字脈沖；若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時則無輸出脈沖。
[0010]當(dāng)環(huán)境溫度升高時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高，以獲得閾值自動調(diào)節(jié)電路的輸出數(shù)據(jù)；
[0011]單片機根據(jù)脈沖計數(shù)值和刻度因子計算出當(dāng)前氡濃度C，再通過IXD顯示屏顯示其測量的氡濃度C。
[0012]氡濃度C = A*N，A表示對應(yīng)的刻度因子，N為脈沖計數(shù)值。
[0013]所述公式Y(jié) = 434Κ.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過對實驗測量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進行曲線擬合獲得，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時的能譜圖中脈沖計數(shù)從有到無時的能道譜數(shù)。
[0014]粒子能量在測量時的能譜圖中高于(或低于)該閾值能譜道數(shù)時，測量儀檢測到有脈沖計數(shù)；否則檢測到無脈沖計數(shù)。
[0015]一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，依據(jù)上述方法包括PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機、閾值自動調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；
[0016]所述PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機依次相連，所述閾值自動調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機相連；
[0017]其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進行放大，并形成高斯波形；
[0018]其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過設(shè)定的閾值電平時，則輸出一個脈沖，若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時則無輸出脈沖；
[0019]所述閾值自動調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
[0020]所述閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行
自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為其中，Y = 434K.exp(-0.001121x) -0.5637K *exp (0.142

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8x)，Y為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號。
[0021]所述單片機型號為STC15F2K60。
[0022]有益效果
[0023]本發(fā)明提供了一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置，該處理方法利用閾值自動調(diào)節(jié)電路消除PIPS探測器因溫度變化造成的峰位漂移，脈沖幅度甄別電路的閾值電平由閾值自動調(diào)節(jié)電路實時自動調(diào)整，其調(diào)節(jié)根據(jù)環(huán)境溫度變化自動進行，以確保α粒子能量分辨不受環(huán)境影響。該裝置包括PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機、閾值自動調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便；提高了監(jiān)測靈敏度，并能適應(yīng)核設(shè)施現(xiàn)場的連續(xù)監(jiān)測要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為溫度與閾值能道譜數(shù)的關(guān)系示意圖；
[0026]圖3為閾值能道譜數(shù)調(diào)節(jié)示意圖，其中，圖(a)為21.3°C時閾值能道譜數(shù)是455道，圖(b)為35.5 °C時 閾值能道譜數(shù)是367道。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。[0028]如圖1所示，一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，包括PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機、閾值自動調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；
[0029]選用型號為STC15F2K60的單片機。
[0030]所述PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機依次相連，所述閾值自動調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機相連；
[0031]其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進行放大，并形成高斯波形；
[0032]其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過設(shè)定的閾值電平時，則輸出一個脈沖；若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時則無輸出脈沖；
[0033]所述閾值自動調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低；反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
[0034]所述閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行

自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為 y10/1024Y,其中，Y = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.142
8x)，Y為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號。
[0035]一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，PIPS探測器檢測測量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對信號進行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對信號幅度進行甄別后送入單片機；單片機計算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進行自動調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機對脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號進行計數(shù)；
[0036]單片機利用溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
[0037]Y = 434Κ.exp (-0.001121χ)_0.5637Κ.exp (0.1428x)
[0038]其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例
系數(shù)K為1，粒子能量為M時，粒子閾值比例系數(shù)K為M/0.6
[0039]閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為10/1024Y;
[0040]當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過閾值電平時，則輸出一個數(shù)字脈沖，若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時則無輸出脈沖。
[0041]當(dāng)環(huán)境溫度升高時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高，以獲得閾值自動調(diào)節(jié)電路的輸出數(shù)據(jù)；
[0042]單片機根據(jù)脈沖計數(shù)值和刻度因子計算出當(dāng)前氡濃度C，再通過IXD顯示屏顯示其測量氡濃度C度。氡濃度C = A*N，A表示對應(yīng)的刻度因子，N為脈沖計數(shù)值。[0043]所述公式Y(jié) = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過對實驗測量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進行曲線擬合獲得，如圖2所示，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時的能譜圖中脈沖計數(shù)從有到無時的能道譜數(shù)，見表1所示。
[0044]表1
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，其特征在于，PIPS探測器檢測測量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對信號進行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對信號幅度進行甄別后送入單片機；單片機計算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進行自動調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機對脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號進行計數(shù)；單片機利用溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
Y = 434Κ.exp(-0.001121x)-0.5637K.exp(0.1428x) 其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例系數(shù)K為1，粒子能量為M時,粒子閾值比例系數(shù)K為^^: 閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為; 當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過閾值電平時，則輸出一個數(shù)字脈沖，若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時則無輸出脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動消除PIPSa能譜峰溫度漂移的方法，其特征在于，所述公式Y(jié) = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過對實驗測量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進行曲線擬合獲得，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時的能譜圖中脈沖計數(shù)從有到無時的能道譜數(shù)。
3.一種自動消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除PIPS a能譜峰溫度漂移自動調(diào)節(jié)方法，包括PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機、閾值自動調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器； 所述PIPS探測器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機依次相連，所述閾值自動調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機相連； 其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進行放大，并形成高斯波形； 其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過設(shè)定的閾值電平時，則輸出一個脈沖，若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時則無輸出脈沖； 所述閾值自動調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，閾值自動調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動消除PIPSa能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，所述閾值自動調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進行自動調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為其中，Y = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)，Y 為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動消除PIPSa能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，所述單片機型號為STC15 F2K60。
【文檔編號】G01T1/36GK103984004SQ201410208477
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】肖德濤, 李志強, 趙桂芝, 單鍵, 吳喜軍, 李超, 何正忠 申請人:南華大學(xué)