核电子学与核仪器-课件3.ppt

二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 噪声与干扰 干扰：主要是指空间电磁波感应，工频交流电网 的干扰，以及电源纹波干扰等外界因素。 （可在电路和工艺上予以减小或消除） 噪声：是由所采用的元器件本身产生的。 （可以设法减小但无法消除） 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 噪声的衡量 通常，噪声电流式电压的时间平均值等于零。但是只要有噪声存在，其平均功率肯定不为零。所以采用均方值作为噪声大小的衡量尺度。 由于噪声是随机地重迭在信号电压上，它会使原来代表单一能量的信号幅度在平均值上下作统计起伏。所以常用信噪比来衡量噪声对测量精度的影响。 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 噪声的衡量 信噪比： 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 等效噪声电压（ENV） 考虑到系统的输出电压实际上反应了输入端所测的物理量，所以一般噪声的衡量也应由输出端折算到输入端，便于与输入端所测的物理量作比较。 等效噪声电压： 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 等效噪声电荷（ENC） 为了判断核谱测量系统对电荷量、能量的分辨程度，也可将系统的输出端噪声折算到输入端，给出噪声所对应的等效噪声电荷或等效噪声能量。 等效噪声电荷： 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 等效噪声能量（ENE） 由于单位电荷为e，可以算出输入端等效的电子-离子对数(ENN)。 如果探测器固有的能量分辨率半高宽为(FWHM)DE，则由于噪声叠加，系统的能量分辨率变坏。 等效噪声能量： 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 核电子学中的主要噪声有三类： 散粒噪声（探测器漏电流的噪声、场效应管栅极漏电流噪声） 热噪声（场效应管的沟道热噪声、电阻原件的热噪声） 低频噪声（场效应管闪烁噪声） 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 散粒噪声 在电子器件或半导体探测器中，由于载流子产生和消失的随机涨落，形成通过器件的电流瞬时波动。 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 散粒噪声 从频域分析可知，在任一段频率内，这种散粒噪声电流的均方值为： 具体到半导体探测器和放大器中，在半导体内主要是由于反向电流的涨落引起的散粒噪声；而放大器则主要是由于场效应管栅极和栅极绝缘材料的漏电，造成栅极漏电流的涨落。 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 热噪声 由导体或电阻中载流子的热运动，使电路中的电流产生涨落造成。（与电路的外加电压和平均电流无关，主要与温度有关） 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 热噪声 一般，在任一段频率内，这种热噪声电流的平均值可表示为： 热噪声不仅存在于电阻元件中，同样，也存在与场效应管导电沟道中。 二、核电子学中的噪声 2.2噪声的分类与噪声源 低频噪声 在合成炭质电阻和晶体管，场效应管中，还存在一种随频率降低而增大的低频噪声。它的噪声电压均方值为： 场效应管也有低频噪声，它和材料的表面特性以及沟道中空间电荷区的陷阱等因素有关，其等效电路如图所示。 总结 一、核辐射探测器及其输出信号 （要求和特点、类别和输出信号、基本性能、输出电路、输出信号的数学模拟） 二、核电子学中的噪声 （噪声的影响、分类和噪声源） 核电子学与核仪器 覃国秀 qinguoxiu198201@163.com Tel: 核技术教研室 2009/04/14 上次课关键点 核辐射探测器信号的引出 引入 矩形脉冲信号 理想矩形脉冲 实 际 矩 形 脉 冲 本堂课主要内容： 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 1.2核辐射探测器的主要类别和输出信号 1.3核辐射探测器的基本性能 1.4核辐射探测器的输出电路 1.5核辐射探测器输出信号的数学模拟 二、核电子学中的噪声 2.1噪声对核测量的影响 2.2噪声的分类和噪声源 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 核物理和粒子物理实验中，最基本的测量过程是 一、核辐射探测器及其输出信号 1.1核辐射探测器的要求和特点 核电子学所研究的是如何处理和分析核辐射探测器给出的信号。通常核辐射探测器的输出信号是一系列幅度大小不一、波形不尽一致、前后间隔疏密不匀出现的时间随机分布的电荷或电流脉冲。 由脉冲及相关参数所得到的信息 脉冲所携带的电荷量（入射粒子能量；能谱） 脉冲出现的准确时刻（粒子入射的准确时刻；时间谱） 单位时间内的脉冲数（入射粒子数；强度、剂量）