【摘 要】
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核能作为最具潜力的能源之一,有着广泛的应用领域,但核能的利用伴随着一定的危险性,因此核探测技术变得尤为重要。近些年,核探测技术在飞速发展,核辐射探测器不断创新,核辐射探测的发展倾向于种类更多元、技术更成熟、性能更优越、应用更广泛。碲锌镉（CZT）探测器作为性能优越的新型化合物半导体探测器,因具有体积小、探测效率高、能量分辨率高,室温工作条件等特点,弥补了闪烁探测器与传统半导体探测器存在的不足,在众
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核能作为最具潜力的能源之一,有着广泛的应用领域,但核能的利用伴随着一定的危险性,因此核探测技术变得尤为重要。近些年,核探测技术在飞速发展,核辐射探测器不断创新,核辐射探测的发展倾向于种类更多元、技术更成熟、性能更优越、应用更广泛。碲锌镉（CZT）探测器作为性能优越的新型化合物半导体探测器,因具有体积小、探测效率高、能量分辨率高,室温工作条件等特点,弥补了闪烁探测器与传统半导体探测器存在的不足,在众多领域中有广泛应用。本文深入探究CZT探测器的工作原理,结合相关的核电子学的知识,研究设计基于CZT探测器的能谱测量系统。本文选用晶体尺寸为1×1×1cm的共面栅型CZT探测器,设计了与该探测器相匹配的信号采集电路,包括电荷灵敏放大器（CSA）、极零相消电路与反相放大器,将CZT探测器集成于前端信号采集电路中,使其具有占用体积小,集成度高,可靠性高等特点。为了证明电路设计的可行性,本文运用Multisim软件进行电路仿真,仿真结果表明:所设计的电荷灵敏放大器能快速提取CZT探测器输出的微弱电荷信号,且信号采集电路输出的核脉冲信号幅度约为1V,无失真现象,可作为后端设备的输入信号。本文通过对数字多道脉冲幅度分析器在核脉冲幅度分析中的数据采集和传输进行研究,设计了一种基于FPGA的数字多道脉冲幅度分析器,能对信号采集电路的输出脉冲信号进行快速采集、处理及传输,并结合上位机可视化软件,实现基于CZT探测器能谱测量系统中能谱显示功能。为了对本文所设计的基于CZT探测器能谱测量系统进行验证,搭建了整个能谱测量系统,对各部分电路的输出信号及性能进行测试,其测试结果与仿真效果相一致,并将其用于137Cs放射源的能谱测量,其前端信号采集电路输出脉冲幅值为1.24V时,信噪比至少为13d B,可视化软件所显示的能谱图中,其能量分辨率约为3.26%,与e V公司研制同体积同类型CZT探测器的能量分辨率相一致,表明了本文设计的基于CZT探测器能谱测量系统是可行的。
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