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基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计

袁雪岚 王磊 刘馨 潘洁 余运强

袁雪岚, 王磊, 刘馨, 潘洁, 余运强. 基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
引用本文: 袁雪岚, 王磊, 刘馨, 潘洁, 余运强. 基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
YUAN Xuelan, WANG Lei, LIU Xin, PAN Jie, YU Yunqiang. Design of Digital Anti-coincidence γ Spectrometer System Based on FPGA[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
Citation: YUAN Xuelan, WANG Lei, LIU Xin, PAN Jie, YU Yunqiang. Design of Digital Anti-coincidence γ Spectrometer System Based on FPGA[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456

基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
基金项目: 四川省应用基础研究项目(面上)(2018JY0181);国家自然科学基金资助项目(面上)(41874121)
详细信息
    作者简介:

    袁雪岚(1994-),女,四川南充人,在读硕士,从事仪器仪表工程研究;E-mail:yuanxuelan@stu.cdut.edu.cn

    通讯作者: 王磊,E-mail:wl@cdut.edu.cn。
  • 中图分类号: TH842

Design of Digital Anti-coincidence γ Spectrometer System Based on FPGA

Funds: Applied Basic Research Program of Sichuan Province (2018JY0181);National Natural Science Foundation of China (41874121)
  • 摘要: 本文设计了基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统来降低天然本底和康普顿散射对低活度放射性测量的影响。该系统选用Φ145 mm×95 mm×80 mm的NaI (Tl)环形探测器与Φ75 mm×75 mm的NaI (Tl)主探测器构成反符合探测器,采用FPGA和高速ADC同步采样主探测器脉冲信号和反符合环形探测器输出信号。在FPGA中实现了核脉冲信号采集、缓存、反符合甄别、梯形成形等相关算法。在天然本底测量实验中,数字反符合γ谱仪系统的计数率为191.80 cps,本底抑制系数为2.69;对137Cs放射源的测量实验表明,在反符合探测器端面中心处,反符合测量峰总比为0.41,能量分辨率为6.99%;在反符合探测器侧面中间部位,反符合测量峰总比为0.30,能量分辨率为7.48%。实验结果表明,基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统明显降低了天然环境本底和康普顿散射对测量的影响,适用于低活度放射性测量、现场就地放射性测量。
  • [1] DING Honglin. Nuclear Radiation Detector[M]. Harbin:Harbin Engineering University Press, 2010:435.(in Chinese)(丁洪林.核辐射探测器[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2010:435)
    [2] ZHOU Chunlin, XU Zhenhua, HAN Feng, et al. Nuclear Electronics and Detection Technology, 2008(02):418.(in Chinese).(周春林,徐振华,韩峰,等.核电子学与探测技术, 2008(02):418.)
    [3] DIAO Lijun, HOU Tiedong, LI Wei, et al. Nuclear Techniques, 2010, 33(07):501.(in Chinese)(刁立军,侯铁栋,李玮,等.核技术, 2010, 33(07):501.)
    [4] CHASOVIKOV E N, ARKHANGELSKAJA I V, ARKHANGELSKIY A I, et al. Journal of Physics Conference Series, 2016, 675(3):032016.
    [5] SCHROETTNER T, SCHRAICK I, FURCH T, et al. Nucl Instr and Meth A, 2010, 621(1):478.
    [6] MA Chaogui. Nuclear Electronics and Detection Technology, 1986(06):366.(in Chinese).(马朝贵.核电子学与探测技术, 1986(06):366.)
    [7] WANG Lei. Research on Key Technologies of Field Rapid Assessment of Internal Contamination in Lungs[D]. Chengdu:Chengdu university of technology. 2013).(in Chinese)(王磊.肺部γ放射部内污染现场快速评估关键技术研究[D].成都:成都理工大学, 2013)
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-22
  • 修回日期:  2019-07-05
  • 刊出日期:  2019-12-20

基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
    基金项目:  四川省应用基础研究项目(面上)(2018JY0181);国家自然科学基金资助项目(面上)(41874121)
    作者简介:

    袁雪岚(1994-),女,四川南充人,在读硕士,从事仪器仪表工程研究;E-mail:yuanxuelan@stu.cdut.edu.cn

    通讯作者: 王磊,E-mail:wl@cdut.edu.cn。
  • 中图分类号: TH842

摘要: 本文设计了基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统来降低天然本底和康普顿散射对低活度放射性测量的影响。该系统选用Φ145 mm×95 mm×80 mm的NaI (Tl)环形探测器与Φ75 mm×75 mm的NaI (Tl)主探测器构成反符合探测器,采用FPGA和高速ADC同步采样主探测器脉冲信号和反符合环形探测器输出信号。在FPGA中实现了核脉冲信号采集、缓存、反符合甄别、梯形成形等相关算法。在天然本底测量实验中,数字反符合γ谱仪系统的计数率为191.80 cps,本底抑制系数为2.69;对137Cs放射源的测量实验表明,在反符合探测器端面中心处,反符合测量峰总比为0.41,能量分辨率为6.99%;在反符合探测器侧面中间部位,反符合测量峰总比为0.30,能量分辨率为7.48%。实验结果表明,基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统明显降低了天然环境本底和康普顿散射对测量的影响,适用于低活度放射性测量、现场就地放射性测量。

English Abstract

袁雪岚, 王磊, 刘馨, 潘洁, 余运强. 基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
引用本文: 袁雪岚, 王磊, 刘馨, 潘洁, 余运强. 基于FPGA的数字反符合γ谱仪系统设计[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
YUAN Xuelan, WANG Lei, LIU Xin, PAN Jie, YU Yunqiang. Design of Digital Anti-coincidence γ Spectrometer System Based on FPGA[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
Citation: YUAN Xuelan, WANG Lei, LIU Xin, PAN Jie, YU Yunqiang. Design of Digital Anti-coincidence γ Spectrometer System Based on FPGA[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 456-461. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.456
参考文献 (7)

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