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高纯锗探测器具有精锐的能量分辨率,在分辨复杂的γ能谱场合占有重要作用。而多道脉冲幅度分析器作为核辐射能谱测量过程中不可或缺的重要组件,其性能高低对能谱测量精度产生直接影响。传统的模拟多道或数字多道存在模拟电路噪声较大、ADC分辨率较低、死区时间较大,以及采用非最优的数字信号处理算法等缺点,不能用于高纯锗探测器实现高能量分辨率的能谱读出。因此,本文针对高纯锗探测器的性能特点,设计了极低噪声水平的模拟信号调理电路和高精度的模数转换电路。在数字信号处理算法方面,设计了快慢双通道的脉冲成形算法。其中慢通道选取具有最优滤波效果的有限尖顶成形来提高脉冲幅度提取的精度,而快通道成形使用对称零面积的梯形成形来提高脉冲触发精确和脉冲堆积甄别能力。本研究来源于国家自然科学基金项目“核脉冲信号链的数学构建与高速实时数字重构技术研究”（课题编号:41474159）。根据国内外研究成果及理论基础,克服系统研制中的难点,完成了从系统的理论分析、仿真验证,再到实际调试的全部过程,最终研制出一款能够实用的、完整的、高精度的数字多道脉冲幅度分析系统。本论文的主要研究成果为:1.低噪声的高纯锗前放电源和高压偏置电源。前放电源可以数控开启和关闭,高压电源数控范围0到5000 V,数控精度±2V,纹波在10 m V以内。高压电源还具有探测器回温自动关闭功能。2.极低噪声水平的模拟信号调节电路。灵活的模拟信号调节功能包含:前端差分放大,时间常数调节、硬件增益调节、直流偏移调节和单端转差分驱动等,整个模拟电路的噪声控制在200μV范围以内。3.高精度、高速的脉冲信号数字化电路。采用16位分辨率,80 MSPS速率的模数转换芯片AD9266-80。16位分辨率保证了高纯锗探测器可以获得16384道的高分辨率能谱。80 MSPS高转换速率可以降低了数字化噪声,提高后续滤波成形的信噪比。4.FPGA+ARM的数字信号处理方案。该方案大幅度地降低系统的设计难度和成本,其中低成本的EP4CE22型号FPGA芯片主要实现脉冲的滤波成形和幅度提取等算法,而ARM控制器STM32芯片的内存设计为64KBytes的谱线双缓存结构。同时,ARM还负责数据交互和控制探测器的电源系统。5.高速USB 2.0和以太网的高速数据传输方式。USB桥接芯片FT232H可实现高速USB 2.0通信,而以太网控制器W5500芯片用于实现TCP/IP传输。全硬件协议的高速数据传输芯片,可保证32 KBytes谱线数据能够可靠地传输到电脑,并提高了能谱数据的获取速度。6.快慢双通道的数字滤波成形算法。慢通道成形具有极高的信噪比,主要用于脉冲信号的幅度提取。而快通道成形具有极好的时间分辨能力,主要用于脉冲触发,堆积甄别和计数率矫正等。7.慢通道成形采用最优滤波效果的有限尖顶成形算法。研究并实现了有限的尖顶成形算法,最大程度地提高了脉冲信号的滤波效果,并通过添加平顶来抵抗弹道亏损的影响,使获得的能谱具有更高的能量分辨率。8.快通道成形采用简单、高效的对称零面积梯形成形算法。该算法可以自动基线恢复,从而可实现精准触发幅度最低为1 m V的脉冲信号,同时对于大幅度变化的脉冲信号可实现25 ns以内的时间触发精度。9.实测高纯锗数字多道系统的整体性能优异。其中脉冲通过率可达1 Mcps,保证了高纯锗探测器能够在高粒子注量率环境中使用。而能量线性度达到了0.99993,可以保证能谱测量的精度。10.实测137Csγ放射源实现1.8 ke V半宽高的能谱读出。使用ORTEC公司的P型同轴GEM40P4-76型号高纯锗探测器对137Csγ放射源进行了测量,获得的全能峰能量分辨率为0.271%。