核仪器概论教学课件ppt多道脉冲幅度分析系统

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1、1核仪器概论第五章多道脉冲分析系统2VoRfCfVi+H.Vii=Qδ(t)DRDCT1(a)交流耦合电路小测验（第二次）：阻容反馈式电荷灵敏前放的原理电路如下。D为Si半导体探测器，Cf＝1pf，Rf＝109Ω。设射线能量为1.33Mev，且全部能量消耗在探测器中。试写出输出脉冲幅度的表达式并定量画出Vo(t)的波形。几十～上百nS3(k：波尔兹曼常数。T：绝对温度)主放H(ω)a2b24第五章多道脉冲分析系统一、幅度谱的形成过程二、多道的构成，包括硬件及软件两大部分：5三、谱仪ADC谱仪ADC是测量快速随机脉冲幅度分布过程中使用的模数变换器。根

2、据上述谱的形成过程可知：若希望幅度谱测量准确，最重要的是：道宽的一致性要非常的好。因此对谱仪ADC有一个非常重要的指标，叫做“微分非线性”（也称：道宽的不一致性）。一般不超过±1/100。一般市场销售的商品ADC，精度为±1/2或±1/4最低有效位。不能直接作为谱仪ADC使用。61、谱仪ADC的类型通用的有三种类型：线性放电法ADC（又称WilkinsonADC）逐次二进制比较法ADC一次直接比较法ADC(又称flashADC)1．1线性放电法ADC7工作原理如下图1、图28工作过程主要分三个阶段：a、输入脉冲幅度给电容强行充电，最终使电容上的电压

3、等于输入脉冲幅度的最大值。b、电容上的电压产生线性放电。同对时钟脉冲进行计数。当电容上的电压回到零时，计数停止。完成峰值的模数转换过程。c、存储周期。用计数结果Nc作为地址，将Nc地址中的内容加1。9线性放电法ADC：最大优点是道宽一致性这一指标可以做得很好，典型值为<1％。其缺点是需要较长的转换时间，如：一个8192道的线性放电法ADC，最大的转换时间为20－165μS。且转换时间取决于脉冲幅度。101．2逐次二进制比较法ADC工作原理如下图所示。当前的NC值：多位二进制数码寄存器如：8192道ADC，需要13位（212～20）。11逐次比较法谱

4、仪ADC可具有高分辨率谱仪所需要的道数，但它们的微分非线性却不能满足要求。微分非线性的典型值为1/2最小有效位，这将带来50％的道宽不一致性。这个问题可通过加人“滑尺技术”加以解决。原理如下图。1213加人“滑尺技术”后，最终可使微分非线性降低到<1％。带有滑尺技术的逐次二进制比较法ADC可具有较低的微分非线性及较短的转换时间，并且其转换时间与脉冲幅度无关。此类型产品典型值为：分辨率从1,000－16,000道，其转换时间可做到从2－20μS。14另一种常用的改善ADC微分非线性的方法－－降位使用法原理：若有一市场销售的商品ADC，12位，精度为±

5、1/2最低有效位。若直接用做谱仪ADC：●可做成4096道的多道。●最低有效位为1时对应多道的最小道宽（设为1mV）。●由于ADC精度为±1/2LSB,所以会带来50％的道宽不一致性。15若只使用此ADC的高8位（211－24），同样的ADC：●只能做成256道的多道。●此时24位为1时对应多道的最小道宽（为16mV）。结果：平均道宽扩大的16倍，但片子本身的绝对误差是确定值。因此道宽不一致性理想情况下将改善了50％/16。16图5－3－3原理如右图：flashADC的道数一般做得很少，如要少于8位。因此不会应用在高分辨率谱仪中。1．3flashA

6、DC(又称一次直接比较法ADC)17a、分辨率：ADC总道数。b、变换增益：每单位幅度能变换成多少道。单位用道/伏。c、微分非线性：(即道宽的不一致性)描述个别道宽与平均道宽的偏离程度的指标。对于谱仪ADC这是一项非常重要的指标，一般要<1％。d、积分非线性：描述实际输入信号幅度A与被转换地址m的关系曲线与理想曲线（一条过原点直线）的偏离程度的指标称为积分非线性，一般<0.1％。e、变换速度：变换一个输入信号所需要的时间。一般慢的几十微秒，快的几微秒。2、谱仪ADC的主要技术指标18微分非线性：积分非线性：斜率＝p19e、计数率特性：用高计数率时的

7、峰位mp'、分辨率R’和低计数率时的峰位mp、分辨率R的差别来衡量。两者的差别允许多大，高、低计数率各取多少，由产品说明书规定。g、每道最大计数：h、稳定性：包括温度稳定性、电源电压变化的稳定性及长时间工作稳定性。峰位变化＝mp'－mp分辨率变化＝√(R')2-(R)2在选用谱仪ADC产品时，一定要注意以上指标要满足实际应用的要求。20能谱测量时，道宽的选取要视具体情况而定。道宽小，对脉冲幅度分类细。但对同样的输入信号计数率，分到每一道的计数率就低。为使各道积累到足够的计数而减小统计误差，需要的测量时间就长。因此不必要的用过多的道数来测谱，在存储空

8、间及测量时间上都有所浪费。3、谱仪ADC使用中的几个问题3．1道宽（或道数）的选择21实际测谱时，应在满足分辨率的要求下，