[實用新型]一種中子探測器的放大電路

有效

• 申請號: 201420702312.2
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN204392193U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 王慶斌;郭思明;張清江;馬忠劍;李楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

技術領域

本實用新型涉及一種放大電路，具體地說，是涉及一種用于中子劑量監測儀的放大電路。

背景技術

中子不帶電荷，因此它不能直接引起物質電離而被探測。中子的探測必須通過探測其與原子核發生相互作用產生的次級帶電粒子來實現。中子的測量包括數量測量，即注量測量、劑量當量測量和能譜測量。用于中子劑量測量的探測器通常分為兩類：有源探測器和無源探測器。有源探測器又可分為測量脈沖計數和測量電離電流兩種。電離室、正比計數器、半導體閃爍體探測器等都屬于有源探測器；無源探測器包括核乳膠、核徑跡、熱釋光、氣泡室等。

探測器電子學系統如圖1所示，主要包括：高低壓電源、高壓濾波、輸入緩沖器、放大電路等部分，最為重要的放大電路由前置放大器、主放大器、甄別器和觸發器四部分組成。

實用新型內容

本實用新型是在已知作為中子探測器探頭的正比計數管輸出信號的基礎上設計的適合的放大電路，設計了放大電路的四個組成部分：前置放大器、主放大器、甄別器和觸發器，從測試結果看完全滿足該中子探測器的運行要求。

本實用新型所研制的放大電路是用于以³He正比計數管作為熱中子靈敏探頭的中子劑量儀，探頭選取美國LND公司型號為27036的球形³He正比計數管。由于計數管輸出的信號非常小(只有幾mV)，一般都要經過放大器放大后再進行測量，小信號與噪聲處于同一量級，所以傳統的放大電路很難準確地捕捉到此信號脈沖并將其放大，或者會把部分噪聲放大導致假計數。信號的放大效果直接關系到整個探測器的性能。

本實用新型的技術方案為：

一種中子探測器的放大電路，包括前置放大器、主放大器、甄別器和觸發器，其特征在于，所述前置放大器中包括運算放大器和兩場效應管：第一場效應管和第二場效應管，其中第一場效應管的柵極與正比計數管的信號輸出端連接，源極與低壓電源正極連接、漏極經一電阻與低壓電源負極連接；第二場效應管的柵極與所述運算放大器的輸出端連接，源極與低壓電源正極連接、漏極經一電阻與低壓電源負極連接；所述第一場效應管的漏極、第二場效應管的漏極分別與所述運算放大器的一輸入端連接。

進一步的，所述正比計數管的信號輸出端依次經一電容和一電阻與所述第一場效應管的柵極連接；所述第二場效應管的柵極經一并聯的電容、電阻與所述運算放大器的輸出端連接。

進一步的，所述并聯的電容、電阻中的電容值為2～5pF。

進一步的，所述正比計數管為球形³He正比計數管。

進一步的，所述甄別器為電壓比較器。

進一步的，所述主放大器的增益G＝50。

進一步的，所述主放大器為運算放大器AD620。

與現有技術相比，本實用新型的積極效果為：

1、前置放大電路設計：通過加入場效應管抑制伴隨信號的噪聲，使微弱信號以較高信噪比到達放大器；通過選擇高性能運算放大器不失真放大原始信號。

2、主放大器設計：通過選擇與前放相匹配的運算放大器達到對前置放大器輸出信號進一步放大的目的，選擇反向輸入端作為放大器的輸入使主放大器輸出信號變成正的。

3、甄別器設計：選擇電壓比較器作為脈沖幅度甄別器，通過調節甄別電壓的方式甄別掉非興趣區的信號。

4、觸發器設計：甄別后得到的信號經過數字觸發器觸發成形最終輸出方波脈沖。

附圖說明

圖1為探測器電子學系統圖；

圖2為前置放大器電路圖；

圖3為主放大器電路圖；其中，1、8為外接調整電阻端口；2、3為外接輸入信號端口(2接信號的負極，3接信號的正極)；4、7為外部電源接入端口(4接電源的負極，7接電源的正極)；5為參考端，一般情況下與地連接；6為放大后信號的輸出端。

圖4為脈沖幅度甄別器電路圖；

圖5為³He正比計數管脈沖幅度譜圖；

圖6為環境本底捕捉到的中子信號圖。

具體實施方式

1、前置放大電路的設計