[實用新型]輻射探測系統(tǒng)及其使用的前端放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821265692.2
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN208768037U
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉振威;侯世剛;王峰;解懷東
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 俞光明

本實用新型公開了一種輻射探測系統(tǒng)及其使用的前端放大器。前端放大器包括放大電路，其包含初級放大子電路和反饋子電路，初級放大子電路的輸入端連接電離室的輸出端，用于對輸入電流進行積分并放大，初級放大子電路與反饋子電路組成反饋放大環(huán)路以減小電流噪聲并保持增益穩(wěn)定；輸出電路，其包含增益切換子電路和末級放大子電路，末級放大子電路用于對所述放大電路的輸出進行二次放大并輸出，增益切換子電路連接于放大電路的輸出和末級放大子電路之間，用于調節(jié)放大電路的增益。通過這樣的電路設計，本實用新型可以實現(xiàn)在應用于不同性能的電離室時，輻射探測系統(tǒng)可以很方便地調節(jié)電路各種參數(shù)，使整個系統(tǒng)的等效噪聲和分辨率達到最優(yōu)。

技術領域

本實用新型涉及輻射探測技術，具體涉及一種例如用于質子治療的輻射探測系統(tǒng)及該系統(tǒng)使用的前端放大器。

背景技術

在例如用于質子治療等設備的加速度供束及輸運過程中，會不可避免的產生中子和光子輻射，為此，在加速器束流管道的適當位置需要配置一定數(shù)量的束流損失探測器（Beam Loss Monitor，BLM），BLM將核信號轉換成電信號供后續(xù)核電子學系統(tǒng)例如主放大器等進行濾波成型、放大比較處理；而BLM須外加高壓才能正常工作。

空氣電離室作為一種常用的BLM器件，具有結構簡單、性能可靠、成本低等優(yōu)點，適合大量地布置在加速器及束流線附近用于瞬發(fā)輻射的監(jiān)測。然而，空氣電離室因工作在大氣壓下，工作氣壓低，輸出電流信號十分微弱，大約在10^-17~10^-15A的皮安量級范圍。因此，需要通過前置放大器放大后，再傳輸?shù)较到y(tǒng)控制室內的二次電子學儀器進行信號處理，例如送到主放大器進行濾波成型、放大比較處理。

皮安量級的信號對于前置放大器的設計要求很高，目前測量多采用商用的靜電計，但商用靜電計具有價格高、體積偏大等缺點。如果采用商用靜電計作為前端放大設備，將大大提供整套系統(tǒng)的制造成本，不適合用作為BLM的前端放大器。

實用新型內容

根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種用于輻射探測系統(tǒng)的前端放大器，其包括：放大電路，其包含初級放大子電路和反饋子電路，所述初級放大子電路的輸入端連接所述輻射探測系統(tǒng)的電離室的輸出端，所述初級放大子電路用于對來自所述電離室的輸出端的輸入電流進行積分并放大，所述初級放大子電路與所述反饋子電路組成反饋放大環(huán)路以減小電流噪聲并保持增益穩(wěn)定；以及輸出電路，其包含增益切換子電路和末級放大子電路，所述末級放大子電路用于對所述放大電路的輸出進行二次放大并輸出，所述增益切換子電路連接于所述放大電路的輸出和所述末級放大子電路之間，用于調節(jié)所述放大電路的增益。

進一步地，所述初級放大子電路包括連接的結型場效應管和第一運算放大器，其中所述結型場效應管的柵極連接所述電離室的輸出端，所述結型場效應管的漏極連接所述第一運算放大器的負輸入端，所述結型場效應管的源極連接一端接地的第八電阻，所述第一運算放大器的正輸入端耦接電源；所述反饋子電路包括并聯(lián)的反饋電容和反饋電阻，所述反饋子電路的一端連接所述結型場效應管的柵極，另一端連接所述第一運算放大器的輸出端。

進一步地，所述放大電路還包括濾波子電路，所述濾波子電路包括并聯(lián)的去耦電容和濾波電阻，所述濾波子電路的一端連接所述第一運算放大器的正輸入端，另一端接地。

進一步地，所述放大電路還包括第十一可變電阻，其一端連接所述第一運算放大器的正輸入端，另一端接所述電源。

進一步地，所述放大電路還包括第九電阻，其一端連接所述第一運算放大器的負輸入端，另一端連接所述結型場效應管的漏極，且所述漏極耦接所述電源。

進一步地，所述末級放大子電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的正輸入端通過第十五電容連接所述放大電路的輸出，所述第二運算放大器的負輸入端經由輸出反饋電阻連接所述第二運算放大器的輸出端。