高性能宽范围γ能谱仪的设计与实现

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1、分类号学号M201271608学校代码10487密级硕士学位论文高性能宽范围γ能谱仪的设计与实现学位申请人：熊章靖学科专业：生物医学工程指导教师：肖鹏教授答辩日期：2015年5月15日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandDevelopmentofγSpectrometerwithHighPerformanceandWideDetectionRangeC

2、andidate:XiongZhangjingMajor:BiomedicalEngineeringSupervisor:Prof.XiaoPengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay.,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均

3、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师

4、签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要γ能谱仪作为一种探测γ射线能量的测量仪器，对探测到的γ射线能量进行统计后得到能谱，通过对γ能谱的分析，可实现对放射性核素的识别，用以区分放射性物质内的不同核素及含量，以此可以鉴别不同物质。常见的γ能谱仪一般由γ探测器、低通整形电路、低速ADC采样模块、数据处理及传输模块组成。这样的γ能谱仪系统设计可以获取较为准确的闪烁脉冲能量，但系统的脉冲通过率较低，并且具有一定测量范围，在一般的具有宽能量范围测量性能的γ能谱仪中往往无法在能谱的低能量区域获取较

5、好的能量分辨率。本文设计的高性能宽范围γ能谱仪基于MVT采样方法设计，不仅具有较高的脉冲通过率而且实现了高性能宽范围能谱测量。基于MVT方法获取闪烁脉冲能量，并基于MVT方法创新性地提出了能量校正方法优化系统能量计算精度，并将其运用于本文设计的γ能谱仪系统中，对能谱仪性能有了明显提升。系统由探测器、闪烁脉冲采集模块、数据处理模块、网络传输模块以及上位机客户端构成，实现了放射性核素的能谱获取。γ探测器将γ射线转换成闪烁脉冲电信号，通过闪烁脉冲采集模块对闪烁脉冲反相整形并进行基于MVT方法的数字化采样后完成

6、由模拟信号向数字信号的转换过程，数字信号经过以FPGA芯片为核心构建的数据处理模块进行计算得到完整闪烁脉冲的MVT采样信息，通过FPGA芯片发送指令控制W5100网络模块将数据传送至PC客户端，客户端完成闪烁脉冲拟合、脉冲能量计算以及能量校正，并绘制出γ能谱。137该系统在设计开发完成后，进行整机包装，并实测出放射性元素Cs的能谱，获得了8.74%的能量分辨率。另外，使用该γ能谱仪对镭、钍、钾等放射性物质进行了实测，成功区分各放射性元素的同位素，能量测量范围30KeV~3MeV。关键词：γ能谱仪、FPG

7、A、MVT、宽范围I华中科技大学硕士学位论文AbstractGammaSpectrometer,asameasuringinstrumentofgamma-rayenergy,isabletofiguretheenergyspectrumafterthestatisticsofthegamma-rayenergyandachievetherecognitionofradionuclidesthroughtheanalysisofgammaenergyspectrum.Thevarietyandratio

8、ofdifferentnuclidesanddifferentsubstancecanbedistinguished.Generallygammaspectrometerconsistsofgammadetector,low-passshapingcircuit,low-speedADCsamplingmoduleanddataprocessingandtransmittingmodule.Thegammaspectrometerwithc