基于数字脉冲分析器的伽马能谱仪设计-物探与化探.PDF

　第３７卷第２期 物　探　与　化　探 Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．２　 　２０１３年４月 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．，２０１３　 ＤＯＩ：１０．１１７２０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００８９１８．２０１３．２．２１ 基于数字脉冲分析器的伽马能谱仪设计 王蓬，周锡华，姜作喜，米耀辉，屈进红 （中国国土资源航空物探遥感中心，北京　１０００８３） 摘 要：随着电子技术和数字信号处理技术的发展，伽马能谱仪正朝着数字化方向发展，为了研究和掌握数字伽马能 谱仪的关键技术，作者设计了基于数字脉冲幅度分析器的伽马能谱仪。仪器由信号调理电路，高速Ａ／Ｄ采集卡和 数字信号处理程序三个部分组成。基于高速采集卡和数字信号处理程序搭建的数字脉冲分析器可以避免构建复 杂的模拟电路，使数据处理灵活性和抗干扰性得到增强，脉冲通过率和实际测量的准确性得到提高。 关键词：伽马能谱；数字脉冲幅度分析；高速Ａ／Ｄ 中图分类号：Ｐ６３１．６　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－８９１８（２０１３）０２－０２９１－０４ 　　多道伽马能谱仪可以测定待测样品或区域的 非线性，容易使所测谱数据道宽不均匀。 钾、铀、钍等天然放射性核素含量，广泛应用于室内 笔者阐述高速Ａ／Ｄ脉冲幅度分析法，利用高速 装修检测，石油地质勘查，矿产资源勘查以及地质填 Ａ／Ｄ采集卡和配套数字信号处理程序搭建数字脉 图等方面。伽马能谱分析技术涉及的范围较广，包 冲分析器，实现了以通用计算机为平台的数字伽马 含核探测技术，电子电路技术以及计算机技术等方 能谱仪设计。高速Ａ／Ｄ将脉冲信号按相同的频率 面。随着高速、高分辨率ＡＤＣ与数字信号处理技术 进行全峰采集，然后对采集到的数据进行数字化处 的发展，数字化能谱仪逐渐成为主流。加拿大的 理，分析出核脉冲信号的峰值。系统通过数字化采 ＲａｄｉａｔｉｏｎＳｏｌｕｔｉｏｎｓＩｎｃ．公司生产的ＲＳ系列伽马能 样可以实现对脉冲信号进行全数字化处理，获得脉 谱仪采用最先进的数字信号处理技术，创立了一个 冲幅度值，从而大大减少模拟电路的复杂；同时数字 独一无二的ＲＳ５００等级，该系统远远领先于现有的 化处理灵活性强和抗干扰性好，脉冲通过率高。数 其他测量系统。目前我国最先进的大型航空能谱仪 字化全峰采样对于简化后续的处理程序、增加处理 ＡＧＳ８６３已经由成都理工大学、中国国土资源航空 结果的有效性有很大作用。该方法不仅可以精确分 物探遥感中心以及核工业航测遥感中心联合研制成 析出单一脉冲的幅值信息，还可以有效区别出相互 功。 叠加的脉冲信号，避免了脉冲信息的丢失。 伽马能谱仪的脉冲幅度分析方法有三种：线性 １　系统结构 放电法，专用Ａ／Ｄ法和高速Ａ／Ｄ法；线性放电法是 利用恒流源对不同幅度的信号进行等速度的放电， 系统主要包括探测器、信号调理电路、高速Ａ／ 放电时间与信号幅度成正比，可以直观地反映脉冲 Ｄ采集卡以及上位机信号处理和能谱分析软件。探 信号的能量。线性放电法的优点就是脉冲信号的数 测器是利用 ＮａＩ（Ｔｌ）晶体探测器，将探测到伽马射 字分布道宽，相对均匀，有效减少系统的微分非线 线转换为电脉冲。信号调理电路对脉冲信号进行反 性，但是对于分析道数较多的系统或者伽马射线计 相，放大和滤波等前期处理。采集卡在接收到触发 量率较高的情况下，处理时间较长，系统的死时间会 信号后，就开始对脉冲波形进行采集，并将采集到的 明显影响到采样效率。专用的Ａ／Ｄ采样法是利用