[實(shí)用新型]一種中子探測器的放大電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420702312.2
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN204392193U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶斌;郭思明;張清江;馬忠劍;李楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)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(jiān)測儀的放大電路。

背景技術(shù)

中子不帶電荷，因此它不能直接引起物質(zhì)電離而被探測。中子的探測必須通過探測其與原子核發(fā)生相互作用產(chǎn)生的次級帶電粒子來實(shí)現(xiàn)。中子的測量包括數(shù)量測量，即注量測量、劑量當(dāng)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(jì)數(shù)和測量電離電流兩種。電離室、正比計(jì)數(shù)器、半導(dǎo)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(xué)系統(tǒng)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(fā)器四部分組成。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是在已知作為中子探測器探頭的正比計(jì)數(shù)管輸出信號的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的適合的放大電路，設(shè)計(jì)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(fā)器，從測試結(jié)果看完全滿足該中子探測器的運(yùn)行要求。

本實(shí)用新型所研制的放大電路是用于以³He正比計(jì)數(shù)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(jì)數(shù)管。由于計(jì)數(shù)管輸出的信號非常小(只有幾mV)，一般都要經(jīng)過放大器放大后再進(jìn)行測量，小信號與噪聲處于同一量級，所以傳統(tǒng)的放大電路很難準(zhǔn)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(dǎo)致假計(jì)數(shù)。信號的放大效果直接關(guān)系到整個探測器的性能。

本實(shí)用新型的技術(shù)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(fā)器，其特征在于，所述前置放大器中包括運(yùn)算放大器和兩場效應(yīng)管：第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管，其中第一場效應(yīng)管的柵極與正比計(jì)數(shù)管的信號輸出端連接，源極與低壓電源正極連接、漏極經(jīng)一電阻與低壓電源負(fù)極連接；第二場效應(yīng)管的柵極與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接，源極與低壓電源正極連接、漏極經(jīng)一電阻與低壓電源負(fù)極連接；所述第一場效應(yīng)管的漏極、第二場效應(yīng)管的漏極分別與所述運(yùn)算放大器的一輸入端連接。

進(jìn)一步的，所述正比計(jì)數(shù)管的信號輸出端依次經(jīng)一電容和一電阻與所述第一場效應(yīng)管的柵極連接；所述第二場效應(yīng)管的柵極經(jīng)一并聯(lián)的電容、電阻與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接。

進(jìn)一步的，所述并聯(lián)的電容、電阻中的電容值為2～5pF。

進(jìn)一步的，所述正比計(jì)數(shù)管為球形³He正比計(jì)數(shù)管。

進(jìn)一步的，所述甄別器為電壓比較器。

進(jìn)一步的，所述主放大器的增益G＝50。

進(jìn)一步的，所述主放大器為運(yùn)算放大器AD620。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果為：

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

2、主放大器設(shè)計(jì)：通過選擇與前放相匹配的運(yùn)算放大器達(dá)到對前置放大器輸出信號進(jìn)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(shè)計(jì)：選擇電壓比較器作為脈沖幅度甄別器，通過調(diào)節(jié)甄別電壓的方式甄別掉非興趣區(qū)的信號。

4、觸發(fā)器設(shè)計(jì)：甄別后得到的信號經(jīng)過數(shù)字觸發(fā)器觸發(fā)成形最終輸出方波脈沖。

附圖說明

圖1為探測器電子學(xué)系統(tǒng)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(diào)整電阻端口；2、3為外接輸入信號端口(2接信號的負(fù)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(fù)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(jì)數(shù)管脈沖幅度譜圖；

圖6為環(huán)境本底捕捉到的中子信號圖。

具體實(shí)施方式

1、前置放大電路的設(shè)計(jì)