專利名稱：一種數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于核應用技術領域，具體涉及一種數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置。
背景技術：
常規的正電子壽命譜儀是由閃爍體探頭、高壓供電器、恒比定時甄別器、快符合電路、延時箱、時間-幅度分析器、NIM機箱、計算機多道卡，計算機組成，其中恒比定時甄別器、快符合電路、時間-幅度分析器屬于NIM機箱的插件，計算機多道卡插在計算機的PCI 插槽中。閃爍體探頭探測到Y射線后，從探頭陽極輸出一個負信號進入CFD，由CFD完成兩部分工作，一部分工作對輸入信號進行幅度甄別，當輸入信號幅度符合上下閾值范圍時，輸出一個由恒比定時方法確定的標準SCA信號。接下來在CFD中分成兩路SCA輸出信號一路輸出正信號用于快符合以觸發開門信號，另一路輸出負信號經時間延遲后進入TAC。當快符合輸出門信號給TAC后，兩路SCA信號的TAC將時間差轉換成與幅度成正比的信號，由 MCA進行幅度甄別從而將幅度信號轉化為數值最后存貯在計算機存貯硬件中，將若干這樣的事件累積起來所得到的譜就是正電子壽命譜。常規的正電子湮沒壽命譜儀需要較多的NIM插件，組建調試需要一個較長的時間，只要其中一個插件出現問題，整套譜儀不可以正常使用，使譜儀的維護需要倍加小心， 同時組建一套譜儀的費用也比較高昂。在譜儀工作時，NIM插件受溫度變化的影響較大，需工作在恒溫條件下。由于數據的獲取屬于在線處理，此種方式的系統死時間較小，但是當測量中的一部分數據出現問題時，必須從頭重新測量，其數據的處理方法也由硬件唯一確定。
實用新型內容本實用新型的目的是為了使譜儀的組建簡單省時，縮減建設費用，維護方便，減小受環境溫度的影響，擁有更靈活的數據處理方式。本實用新型所采取的技術解決方案如下一種數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置，由第一光電倍增管1、第二光電倍增管11、 第一高壓供電器2、第二高壓供電器12、第一閃爍體3、第二閃爍體13、待測物質夾源4、高速模數轉換電路主板5、高速模數轉換電路從板6、橋接電路7、計算機8構成；第一高壓供電器2、第二高壓供電器12分別與第一光電倍增管1，第二光電倍增管 11連接；第一閃爍體3、第二閃爍體13通過透射率大于95%、折射率大于1. 3的光學硅油分別與第一光電倍增管1、第二光電倍增管11耦合，再用鋁殼封裝，保證光密閉性；第一光電倍增管1的輸出信號通過同軸電纜連接到高速模數轉換電路主板5的模擬信號輸入端；第二光電倍增管11的輸出信號通過同軸電纜連接到高速模數轉換電路從板6的模擬信號輸入端；[0011 ] 高速模數轉換電路主板5與高速模數轉換電路從板6通過橋接電路7連接；高速模數轉換電路主板5與高速模數轉換電路從板6通過PCI總線接口和計算機 8連接。本實用新型的積極效果是比之常規的正電子湮沒壽命譜儀，我們研制的數字化正電子湮沒壽命譜儀極大的簡化了譜儀結構，不再使用相應的NIM插件，用高速數字采集卡來代替，使譜儀的架設與調試變得簡單省時，極大增強了儀器的可靠性。縮減了譜儀的建設費用，使譜儀更容易在應用市場中推廣。同時，此套數字化正電子湮沒壽命譜儀還具有低噪聲，長時間性能穩定，受環境的溫度影響較小，靈活的在線或離線數據處理，可以根據需要獲得更多的物理信息。可以很方便的實現原始數據的存貯，進行離線數據處理，提高了譜儀的使用效率。利用數字化的特點，不再需要手動測能譜的方法調節最佳能窗。而改成根據需要，指定相應參數之后通過測量標準樣品的壽命譜自動尋找最優化的能窗，進一步提高儀器的性能和效率。
圖1為本實用新型結構圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。首先用兩片厚度相同的待測物體將正電子放射源”Na夾在中間，待測物體厚度一般要求大于lmm，22Na源放射性活度大約在幾十微居量級。待測物質夾源4兩側放置由光電倍增管1、11和BaF2閃爍體3、13構成的伽馬光子探測器，分別探測由"Na放射源發出正電子衰變所產生的能量為1. 28MeV的伽馬光子與正電子在待測物體中湮沒產生的能量為511keV的伽馬光子，即正電子湮沒的起始信號與終止信號。其中，BaF2閃爍體體積為 Φ 30 X 15mm,通過透射率大于9596，折射率大于1. 3的光學硅油與光電倍增管耦合，再用鋁殼封裝保證光密閉性。當BaF2閃爍體接收到伽馬光子，會把伽馬光子轉化成光電倍增管可接收的熒光光子，光電倍增管的光陰級接收到熒光光子后首先將之轉化為少量的電子。與光電倍增管1、11連接的高壓供電器2、12會在光電倍增管的各個打拿級之間形成電場，在這個電場的作用下，光陰級發出的少量電子被加速倍增，最終產生一個幅度大約在幾V的電脈沖信號，由光電倍增管的陽極或打拿級輸出，其幅度與伽馬光子的能量正相關。其中， 高壓供電器2、12的高壓大約在幾千伏特，額定電流在幾mA。由光電倍增管產生的電信號通過同軸電纜傳輸，可有效避免空間電磁干擾。兩個光電倍增管的信號分別被傳輸到高速模數轉換電路ADC主板5與高速模數轉換電路從板 6，由模數轉換電路對模擬信號進行高速采樣，轉化為數字信號并存貯在板載緩存中。高速 ADC主板5與高速ADC從板6通過橋接電路7連接，保證高速ADC主板5與高速ADC從板6 的時鐘同步，減小時間測量誤差。此處高速ADC滿足采樣率大于2GS/s，帶寬大于1GHz。高速ADC主板5與高速ADC從板6都通過PCI接口與計算機相連。當板載緩存寫滿時，由程序控制將板載緩存數據寫入計算機內存或硬盤，并清空板載緩存繼續工作。獲得數字信號后，可根據需要選擇在線信號處理或者將數據存貯后進行離線處理。無論在線處理或離線處理，均是使用自編程序對獲得的信號波形自動處理。首先進行甄別判選，即對波形擬合后根據幅度面積等判斷所接收信號是起始信號、終止信號還是噪聲。 判定之后程序自動選定合適的閾值將判選出的真事例信號進行數字恒比定時。即將擬合后脈沖波形的幅度的一定比例值作為標準，如幅度值的20%，脈沖前沿在此標準值處的位置即定為此脈沖的起始時間。此種定時方法可有效的減小幅度游動效應對時間分辨的影響。 當積累大量事例，計算起始信號與終止信號的時間差，做出統計分布圖之后，就可以得到正電子在待測物質中的湮沒壽命譜。
權利要求1. 一種數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置，其特征是所屬數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置由第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)、第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器 (12)、第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)、待測物質夾源(4)、高速模數轉換電路主板(5)、高速模數轉換電路從板(6 )、橋接電路(7 )、計算機(8 )構成；第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器(12)分別與第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)連接；第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)通過透射率大于95%、折射率大于1.3的光學硅油分別與第一光電倍增管(1 )、第二光電倍增管(11)耦合，再用鋁殼封裝，保證光密閉性；第一光電倍增管(1)的輸出信號通過同軸電纜連接到高速模數轉換電路主板(5)的模擬信號輸入端；第二光電倍增管(11)的輸出信號通過同軸電纜連接到高速模數轉換電路從板(6)的模擬信號輸入端；高速模數轉換電路主板(5)與高速模數轉換電路從板(6)通過橋接電路(7)連接； 高速模數轉換電路主板(5 )與高速模數轉換電路從板(6 )通過PCI總線接口和計算機 (8)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種數字化正電子湮沒壽命譜儀裝置，由第一光電倍增管(1)、第二光電倍增管(11)、第一高壓供電器(2)、第二高壓供電器(12)、第一閃爍體(3)、第二閃爍體(13)、待測物質夾源(4)、高速模數轉換電路主板(5)、高速模數轉換電路從板(6)、橋接電路(7)、計算機(8)構成。本實用新型極大的簡化了正電子湮沒壽命譜儀結構，提高了儀器的可靠性，縮減了建設費用，同時該譜儀具有低噪聲、長時間性能穩定、受環境溫度影響小，靈活的在線或離線數據處理，自動尋找最優化能窗等優點。
文檔編號G01N23/08GK202216921SQ20112029288
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者葉邦角, 成斌 申請人:中國科學技術大學