核电子学与核仪器复习题（解答）

第二章

1．解释：核辐射探测器

辐射探测器是将入射射线的信息(能量、强度、种类等)转换成电信号或者其它易测量信号的转换器，即传感器或换能器。是用来对核辐射和粒子的微观现象，进行观察和研究的传感器件﹑装置或材料。

2．核辐射探测的主要内容有哪些？

辐射探测的主要内容有：记录入射粒子的数量(射线强度)，测定射线的种类，确定射线的能量等。应用要求不同，探测的内容可能不同，使用的辐射探测器也可能不同。

3．常见的核辐射探测器按工作原理可分成哪几类？

常见的辐射探测器，按工作原理可分成以下几类:

①利用射线通过物质产生的电离现象做成的辐射探测器，例如，电离室、半导体探测器等。 ②利用射线通过物质产生荧光现象做成的探测器，例如，闪烁计数器。 ③利用辐射损伤现象做成的探测器，例如，径迹探测器。

④利用射线与物质作用产生的其他现象，例如，热释光探测器。

⑤利用射线对某些物质的核反应、或相互碰撞产生易于探测的次级粒子做成的探测器，例如，中子计数管。 ⑥利用其他原理做成的辐射探测器。

4．闪烁计数器由哪几个部分组成？答：闪烁计数器由闪烁体和光电倍增管等组成。

5．核辐射探测器输出的脉冲，其哪些参量与射线强弱、能量大小有着什么样的定性关系？

入射射线强时，单位时间内产生的脉冲数就多一些；入射粒子能量大时，产生的光子就多，脉冲幅度就大一些，从这些情况便可测知射线的强度与能量。 6．按不同的分类标准，闪烁体分为哪几类？试列举。

闪烁体的种类很多，有固体的，液体的，也有气体的。可以是有机物，也可以是无机物。闪烁体的外形也可随应用要求而不同。

7．对用作核辐射探测器的闪烁体有哪些要求？

①闪烁体应该有较大的阻止本领，这样才能使入射粒子在闪烁体中损耗较多的能量，使其更多地转换为光能，发出较亮的闪光。为此，闪烁体的密度及原子序数大一些对测量γ射线是合适的。

②闪烁体应有较大的发光效率(也称转换效率)。

③闪烁体对自己发出的光应该是透明的，这样，闪烁体射出的光子可以大部分(或全部)穿过闪烁体,到达其后的光电倍增管的阴极上，产生更多的光电子。 ④闪烁体的发光时间应该尽可能短。

闪烁体的发光时间越短，它的时间分辨能力也就越强，在一定时间间隔内，能够观测的现象也就更多，可以避免信号的重叠。

⑤闪烁体发射的光谱应该与光电倍增管的光阴极光谱响匹配，这样才能使产生的光子被充分利用起来，使光电倍增管的光阴极产生较多的光电子。否则，将因为光电倍增管对闪烁体发射的光子光谱不敏感，而不能产生良好的响应，得不到大的输出信号。 ⑥闪烁体要有很高的能量分辨本领。

除此以外，其它条件，例如：要求闪烁体易于加工；闪烁体具有适当的折射率和光藕合能力，尽可能避免全反射，使大部分光线都能射到光电倍增管的光阴极上；闪烁体能够长期工作于辐射条件下，闪烁体性能稳定等等，也是人们所期望的。

8．解释：能量分辨本领、能量分辨率、能量分辨力

能量分辨本领是指，针对两种不同能量的入射粒子，探测器所能够测定最小的能量间隔。 我们定义能量分辨率W12为：W12=?h12/h0?100%

这样，当脉冲幅度被放大时，

?h12也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。

129．表示分辨本领的高低的方法有哪些？

一是将如图所示横坐标换算成能量单位(keV或eV)，?h相应为

?E，这时，信号幅度虽然被放大，但引起这些信号的原始射线能量并未改变，可以凭此相互

比较，而不会因为放大倍数等测量条件的改变而产生差错。称?E为极大值一半处的宽度，简称半高宽(FWHM，full width at half maximum)，来表征探测器的能量

绝对分辨能力。除了用半高宽(FWHM)以外，有时还用FWTM来表达，即：十分之一高宽(FWTM，full width at tenth maximum)。 办法之二是，采用能量分辨率来表示分辨本领的高低。我们定义能量分辨率W这样，当脉冲幅度被放大时，?h1实际的测得的有本底

212为：W12=?h12/h0?100%

也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。

10．理想的能谱与实际测得的能谱有何区别？

11．解释：脉冲幅度谱、微分谱、仪器谱、半高宽、谱仪的能量分辨率

将闪烁计数器的输出画成一条曲线来看，横坐标表示闪烁体输出的信号幅度，纵坐标为在一段时间内，不同幅度的脉冲在对应的脉冲幅度位置上的累计数(而不是计数

率)，这条曲线称为脉冲幅度的微分分布曲线，简称微分谱（仪器谱）。 半高宽?h12是这样求得的：在最大计数的一半处，画一条平行于横坐标轴的直线，与曲线相交得到的宽度即为?h12，从图2.3可见，?h12越小，则分辨本

领越好，理想的情况应接近0，这时分布曲线将接近为一条垂直于横坐标轴的直线。 谱仪的能量分辨率W12为：W12=?h12/h0?100%

这样，当脉冲幅度被放大时，?h12也被放大，分辨率基本保持不变。它表征探测器的相对分辨能力。可见能量分辨率越小，则分辨本领越好。

12．对于分辨率分别为8%和13%的NaI(Tl)晶体，哪个晶体的能量分辨能力高？

能量分辨率越小，则分辨本领越好，能量分辨能力高。对于能量分辨率分别为8%和13%的NaI(Tl)晶体，则前者的分辨能力优于后者。

13．用好的NaI(Tl)晶体和光电倍增管，能量分辨率可达多大？

能量分辨率可达6%—7%左右。

14．能量分辨能力与射线能量有何关系？

能量越高，产生粒子数越多，相对涨落就越小，能量分辨本领就会好些； 能量越低，产生的光子数越少，相对涨落就会越大，能量分辨本领就会差。

15．解释：探测效率

一段时间内，探测器探记录到的粒子数与入射到探测器中的该种粒子数之比。(探测效率是入射粒子通过探测器的灵敏体积时，能产生输出信号的概率)

16．常用的闪烁体有哪些？

(1)碘化钠(铊) (2)硫化锌(银)(3)碘化铯(铊)(4)碘化锂(铊)(5)液体闪烁体 17．为什么NaI(Tl)探测器具有很高的探测效率？

NaI(Tl)晶体是具有很大光输出的闪烁体，广泛应用于探测γ射线的强度和能量。NaI(Tl)晶体的相对密度大，有效原子序数高，碘的含量占85%(碘的原子序数为53)，所以阻止γ射线本领很大。

NaI闪烁体可以做成很大的尺寸(体积在可在百分之几十左右。

?200mm?200mm以上)，由于NaI(Tl)单晶十分透明，利用它来探测γ射线是很有利的，探测γ射线效率很高，

1

18．与NaI(Tl)探测效率有关的因素有哪些？

aI(Tl)的探测效率不仅和入射粒子的能量有关，还与闪烁体的大小、闪烁体的屏蔽物等因素有关。

19．使用NaI闪烁体有哪些注意事项？

NaI(Tl)晶体的缺点是易潮解，应注意防潮，必须装在密封的容器内。避光，NaI(Tl)因强光照射会变色，也可在长期避光的条件下褪色，性能可以恢复。 温度改变时，NaI(Tl)的发光效率及发光衰减时间都有很大改变。

使用体积大的NaI(Tl)晶体时，应注意避免其骤冷骤热，以免晶体破裂。

20．NaI(Tl)中含有少量的铊，铊起什么作用？使用时要注意什么？

NaI(Tl)中含有少量的铊(ta)，铊是使闪烁体能够有效发光的激活物质。铊是一种剧毒物质，当闪烁体损坏，晶体由铝壳中取出后，应妥善保存，防止将铊弄入口中。

21．当NaI(Tl)晶体用来探测低能量X射线时，对晶体的封装有何要求？为什么？

封装用的铝壳或顶端X射线入射窗口应改为薄的铍片或其他薄膜，因为过厚的铝壳或原子序数大的材料将吸收掉X射线，铍的原子序数小，X射线不容易被吸收。

22．ZnS(Ag)闪烁体有哪些优缺点？

ZnS(Ag)闪烁体的发光效率很高，因为它是一种多晶粉末，颗粒度为几微米至几十微米，不能做成大的透明单晶，被广泛用来探测α射线等重粒子，探测效率可达100%。 ZnS(Ag)产生的光脉冲幅度与入射粒子能量近似成正比，也可用作粒子能量的测量，但能量分辨能力较差。

ZnS(Ag)的发光时间较长，一般约为10μs，且有磷光现象。在受强光照射后，余辉时间长，并影响发光效率，应避光存放，严禁曝晒。

ZnS(Ag)是多晶粉末，透明度很差，不能做得很厚，一般均匀喷涂在玻璃片或有机玻璃片上，做成薄片状。这样的薄片对γ或β射线灵敏度很低，但能有效地记录α射线

23．CsI（Tl）闪烁体有哪些优缺点？

CsI(Tl)闪烁体的最大特点是不潮解，无需铝壳等包装防潮。

CsI(Tl)的有效原子序数比NaI(Tl)高，所以其探测效率比NaI(Tl)高，可用做探测γ射线和X射线。 CsI(Tl)成本较高，所以探测γ射线仍广泛应用NaI(Tl)晶体。

CsI(Tl)也有磷光现象，应避光保存，严禁曝晒，长期不用应放在干燥缸中。

24．碘化锂(铊)用来探测哪类射线？简述探测原理？

常用来记录中子。利用6Li受中子轰击，发生核反应来测量中子:

263134Li?0n?1H?2He

由式中可见，该反应不仅放出α粒子(4He)，而且还放出氚核(3H)，它们都具有使闪烁体发出荧光的能力。

125．简述对液体闪烁体的了解？

是一种有机闪烁体，常用来测量低能β射线、γ射线等辐射。在某些弱放射性或液体样品的测量中广泛使用。

26．简述光电倍增管及微通道板的作用。二者有何特点、区别？

光电倍增管将闪烁体输出的微弱荧光转变为电信号，并成比例地加以放大输出，由于光电倍增管不仅放大倍数很大，而且在时间响应上也极快，所以它能与闪烁体配合工作。微通道板用它来放大光电信号

27．简述光电倍增管的工作原理

工作时，各电极上依次加有递增的电压，当光阴极上打出的光电子经电场加速，打到第一个倍增电极上时，每个光电子能够从这个倍增电极上打出3－6个电子，这些电子又被电场加速，又会在下一级倍增电极上打出3－6倍的电子来，这样不断地增殖，阳极上就可以收集到一大群电子，形成一幅度足够大的电脉冲，由阳极输出。

28．闪烁计数器由哪几部分组成？

将闪烁体和光电倍增管按实际需要加以组合，就可以构成闪烁计数器

29．在闪烁计数器中，什么是光导？当光电倍增管与闪烁体不能直接接触时，怎么办？

为了减少闪光在闪烁体和光阴极耦合界面上发生全反射，使大部分光能够射到光阴极上，需要在闪烁体与光电倍增管之 间加上一定的光藕合物质，称为光导。2可以将光导做成长的光导管，使闪烁体的闪光能传输一定距离

30．测量α31．测量β

射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？

常用的α闪烁体为ZnS(Ag)晶体。其外不应有覆盖物，闪烁体做成一层薄膜，使其厚度稍大于α粒子在此闪烁体中的射程。

射线采样哪种闪烁体？需要注意什么？

是有机闪烁体或塑料闪烁体，测量β射线时，闪烁体厚度要大一些为了消除α射线的影响，β闪烁体需要外包一层铝箔，并可屏蔽光线。

32．测量γ射线采样哪种闪烁体？答：测量γ射线多用无机闪烁体，NaI(Tl)是最常用的 33．光电倍增管各倍增极上的电压可以通过分压电阻得到，对分压电阻有何要求？为什么？

在进行一般强度测量时，各极电压没有特殊要求，用做能谱测量时，分压电阻不宜太大光电倍增管内有电流脉冲通过时，各极电压波动可以较小

34．影响闪烁计数器稳定性的主要因素有哪些？

(1)高压电源的影响(2)使用时间的影响(3)辐射强度的影响(4)温度的影响 35．简述高压电源对闪烁计数器稳定性影响？ 36．解释：闪烁计数器的疲劳现象与老化现象 37．简述辐射强度对闪烁计数器稳定性影响？

38．闪烁计数器受温度的影响表现在哪两个方面？

39．为了降低或消除温度对闪烁计数器的影响，使闪烁体和光电倍增管输出的信号稳定，我们可以采取哪些办法？ 40．稳谱技术使闪烁计数器输出的信号得到自动补偿，获得稳定的效果。如果稳谱装置中使用的参考源是α辐射体，而测量的是γ射线，能得到稳谱效果吗？为什么？ 41．何为闪烁计数器的“坪”曲线？

当闪烁计数器的光电倍增管所加电压改变时，如果其它条件不变(放射源、电路的放大倍数及甄别阈都不变)，可以得到计数率与加在光电倍增管上的高压之间的关系曲线。在一定的条件下，这条曲线的中部，可能出现一段平坦部分，称之为“坪”。如图所示，称它为闪烁计数器的“坪”曲线。

42．为什么要利用闪烁计数器的“坪”曲线？

光电倍增管工作于“坪”区。这样，当加在光电倍增管上的高压发生变化时，闪烁计数器的计数率仍能基本保持不变，读数变化在统计涨落的范围内最小，测量结果稳定。

43．使用闪烁计数器有哪些注意事项？

①光电倍增管必须避光使用，严防漏光。②为使闪烁计数器正常工作，应提前接通电源，使光电倍增管达到稳定工作状态。 ③闪烁体及光电倍增管均应避光保存。④光电倍增管及管座应该保持清洁干燥，不发生发生漏电。

⑤工作时，磁场对光电倍增管有影响，应采取屏蔽措施。⑥光电倍增管应选择合适的高压。⑦使用时应该仔细检查光电倍增

管

45．气体探测器有哪几种？

电离室、正比计数器和盖-勒(G-M)计数器统称为气体探测器。

46．电离室有哪两种类型？分别解释之。

一种是记录单个辐射粒子的脉冲电离室，主要用于测量重带电粒子的能量和强度。按输出回路的参量，脉冲电离室又可 分为离子脉冲电离室和电子脉冲电离室。

另一种是记录大量辐射粒子平均效应的电流电离室和累计效应的累计电离室，主要用于测量X、γβ和中子射线的强度 或通量、剂量或剂量率。它是剂量监测和反应堆控制的主要传感元件。

47．在电离室中，造成谱线展宽最基本的因素是什么？能量分辨力由什么决定？

答：在电离室中，造成谱线展宽最基本的因素是电离的统计涨落.电离的统计涨落决定了能量分辨率的极限 48．解释：气体探测器的气体放大现象

气体放大现象，即被加速的原电离电子在电离碰撞中，逐次倍增而形成电子雪崩。

49．与电离室相比，正比计数器有哪些优点？

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(1)输出的脉冲幅度较大。(2)灵敏度较高。(3)脉冲幅度几乎与原电离的地点无关。

50．正比计数器可根据不同的探测对象充气，如探测热中子、探测快中子、探测X射线分别充什么气体？为什么？ 如探测热中子时充BF3气体，探测快中子时充H2、CH4和3He气体，探测X射线时充Kr或Xe气等 51．简述G-M计数器的工作原理与名称由来。 52．G-M计数器探测射线具有哪些优、缺点？

G-M计数器探测射线具有以下优点(1)灵敏度高2)脉冲幅度大(3)稳定性高4)计数器的大小和几何形状可按探测粒子类型和应用要求在较大范围内变动5)使用方便、成本低廉、制作工艺和仪器电路都比较简单

G-M计数器的主要缺点是：①不能鉴别粒子的类型和能量；②分辨时间长，约102μs，不能进行快速计数；③正常工作的温度范围较小；④有乱真计数。

53．何为G-M计数管的坪曲线？有何特点？在强度不变的放射源照射下测量计数率随工作电压的变化称为坪曲线。曲线的特点是当工作电压超过起始电压Va时，

计数率由零迅速增大；当工作电压继续升高时，计数率缓慢地随电压增大而增大，并有一个明显的坪存在，工作电压再继续升高，计数率又急剧增大，这是因为计数管失去猝熄作用，形成连续放电

54．使用G-M计数管有哪些注意事项？

(1)使用前应大致了解该型号计数管的性能(2)严禁计数管发生连续放电情况，一旦发生应立即断掉高压。(3)探测射线不能太强，计数率不能过高 55．半导体探测器与气体电离室有何主要区别？答：探测介质不同 56．列举几种半导体探测器。

P-N结型探测器、锂漂移型探测器、高纯锗探测器、化合物半导体探测器以及其它类型半导体探测器。

57．半导体探测器有哪些优、缺点？

半导体探测器的主要优点(1)能量分辨率很高。2)可以制成高空间分辨和快时间响应的探测器。(3)测量电离辐射的能量时，线性范围宽。半导体探测器的主要缺点(1)对辐射损伤较灵敏，受强辐射后性能变差。(2)常用的锗探测器，需要在低温(液氮)条件下工作，甚至要求在低温下保存，使用不便

58．电离室能成为一个探测器应满足哪几个条件？

①没有射线穿过灵敏体积时，不产生信号或信号可忽略；②带电粒子穿过灵敏体积时，在其中产生离子对；③在电场的作用 下，离子在漂向两极的过程中没有明显损失，在输出回路中形成的信号能代表起初产生的离子对数。

59．分别解释扩散型、面垒型和离子注入型这三种PN结型探测器。 60．影响金硅面垒探测器能量分辨力的主要因素有哪些？

(1)空穴-电子对数的统计涨落(2)散射效应(3)探测器的噪声(4)空气和窗吸收的影响

61．解释半导体探测器的能量线性。

如果入射带电粒子的射程小于探测器灵敏区的厚度，所产生的空穴-电子对完全被收集，探测器的窗吸收可以忽略，复合和俘 获现象被消除，则探测器输出脉冲幅度正比于入射粒子的能量，即探测器输出脉冲幅度与入射粒子的能量成线性关系。

62．解释半导体探测器的辐射损伤效应。

半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器的辐射损伤效应，简称辐射损伤或辐照效应。

63．解释PIN探测器及名称由来。

60年代，采用锂漂移技术在P型和N型半导体之间，得到受主杂质浓度和施主杂质浓度平衡的高电阻率补偿材料区，该区具

有的性质与本征材料类似，通常以I(Intrinsic)表示，简称I区，又叫补偿区，它是探测器的灵敏区，其厚度可以达到10mm以上。锂漂移探测器是P-I-N结构，习惯上又称为PIN探测器。

64．在野外使用的便携式谱仪中，可以采用Ge(Li)探测器吗？为什么？

不能，因为要在低温下工作装液氮的杜瓦瓶的尺寸和重量都远大于探测器本身，因此移动不方便。

65．影响锂漂移型探测器能量分辨的主要因素有哪些？

①由入射粒子在探测器中产生的空穴-电子对的统计涨落造成的谱线展宽。 ②俘获效应使电荷收集不完全，造成谱线展宽。

③探测器和电子仪器的噪声。当选用较好的半导体材料，并采用严格的工艺措施后，探测器的噪声可以降得很低，因而电子

线路的噪声就变成主要因素了，特别是前置放大器的噪声。 66．影响高纯锗探测器能量分辨率的主要因素有哪些？

探测器中产生载流子对数的统计涨落；探测器中载流子的复合与俘获；探测器和电子学系统的噪声等。HPGe探测器可探测 2keV～10MeV范围的X射线和γ射线。

67．化合物半导体材料的哪些特性，使之适合于做半导体探测器？

平均原子序数高，禁带宽度大，而且这些化合物半导体材料净杂质浓度较低，可以使灵敏区增大 68．列举几种半导体探测器？

69．HgI2晶体具有哪些显著的特点，适合于做半导体探测器？ 70．CdTe探测器有哪些缺点？

71．全耗尽探测器主要有哪些优点？ 改善了能量特性；电容固定

72．全耗尽探测器主要有哪些方面的用途？

用于定时；用于粒子鉴别和探测器望远镜中的△E探测器

73．解释内放大探测器名称由来及工作原理。

普通的半导体探测器只收集入射粒子在灵敏体积内产生的载流粒子，输出的脉冲幅度比较小，从而限制了探测器对低能辐射的探测。为了解决这一问题，研制出了一种在探测器内部对信号(与噪声相比)优先放大的探测器，称为内放大探测器。

当一个PN结探测器所加偏压足够高时，在PN结的整个电荷区形成一定强度的电场，入射粒子产生的载流粒子从电场获得的能量足以使其中的漂移电子在收集过程中又产生新的电离，即产生新的空穴-电子对。这些次级载流粒子如果得到足够的能量就能再次产生电离?，这样一个级联过程会使初始的信号有一个显著的放大 74．解释：半导体位置灵敏探测器、半导体存储探测器

75．硼电离室、裂变电离室以及质子反冲电离室的工作原理。 76．解释自给能探测器并列举几种自给能探测器。

第三章 核电子学

1．核电子学的概念

核电子学(nuclear electronics)，是在核辐射探测技术和电子技术的基础上发展起来的，它是电子学与核科学之间的一门交叉学科。

3．核电子学的研究对象

各种辐射探测器及与之相应的电子电路系统；针对核信息的随机性、统计性和单次性等特点的各种精密电子测量技术、时间间隔、空间分辨；配有在电子计算机的核电子系统，用于在核科学技术和高能物理实验中实时获取并处理巨量核信息。在实验全过程不间断的对整个系统工作的监测和控制。

4．按照测量辐射信息参量的不同，(核)辐射测量仪器可分为？它们的差别主要在于？

总道(总量)测量仪器和能谱测量仪器两大类它们的差别主要在于，对射线产生的脉冲信号处理电路不同。

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5．测量仪器的电子学电路主要由哪些部分组成？简单的工作过程是？

由前置电路、放大电路、脉冲幅度甄别器或脉冲幅度分析器、脉冲记录和处理电路、显示器、电源以及有关辅助电路等部分组成。2当射线进入辐射探测器，与其作用后转换成电脉冲信号，该信号首先传入前置电路进行适当地处理和放大，经放大后的脉冲信号 (可稍远距离传输)，通过电缆传送到仪器的主体部分，再次被放大，以保证后续电路能够记录得到

6．使仪器正常工作，还要有哪些辅助电路？

还要有高压电源、低压电源、定时电路和控制电路等辅助电路 7．典型的放射性测量，是通过观测什么来完成的？

8．减小探测器与放大器连接处存在的分布电容，一个主要措施是？ 一个主要措施就是把放大器和探测器安装在一起

9．为什么将放大器分为前置放大器和主放大器。

为了减小Cs要尽量使放大器尽量靠近从探测器，但如果把整个放大器做入探测器，系统会比较笨重，并且可能受到探测器周围的条件限制，因此把放大器分为前置放大器和主放大器。前置放大器比较小，紧靠探测器构成探头，减了Cs。主放大器通过电缆核探头相连。

10．解释探头、能谱测量技术

前置放大器体积小，紧靠探测器并与探测器构成一个整体，称为探头。能谱测量技术是通过记录射线在探测器中的响应，以获取在核衰变或裂变过程中各种与辐射性质有关的数据。

11．为什么要主放大器或谱仪放大器？

前置放大器输出的脉冲，其幅度和波形并不适合于后续分析电路的要求。所以，要对信号进一步放大和成形。为了提高信噪比和提供脉冲幅度分析器所要求的脉冲形状，也必须采用脉冲成形放大电路

12．何为核仪器、放射性测量仪器？

13．放射性测量仪器与核辐射测量仪器是否等同？有何区别？ 14．为什么可以将X荧光方法归为核技术应用的一个方向？ 15．前置放大器的作用

16．前置放大器的主要作用？答：在辐射测量中，探测器输出的信号往往较小，需要加以放大再进一步处理 ①提高系统的信噪比。②减小信号经电缆传送时外界的干扰。 17．前置放大器的分类？

一类是积分型放大器；另一类是电流型放大器

18．电荷灵敏前置放大器？

电压灵敏前置放大器实际上就是电压放大器

19．采用主放大器进一步放大的必要性？

前置放大器的功能是解决和探测器的配合以及对探测器输出信号进行初步处理和放大。但是，前置放大器输出的脉冲幅度和波形并不适合后续测量设备(单道分析器、多道分析器等)的要求。所以对信号还需要进一步放大和成形。

20．什么是主放大器？

在放大和成形的过程中必须严格保持探测器输出的有用信息，如射线的能量信息和时间信息，尽可能减少它们的失真。这样的放大和成形就由放大器来完成。用于核辐射能谱仪的放大器，通常也称为谱仪放大器，或相对于前置放大器，称之为主放大器。 21．主放大器在系统中的相对位置？答：在前置放大器和分析测量设备中间 22．放大器的输出信号要适应后续测量设备的要求，必须解决哪两个问题？

一个是把小信号放大到需要的幅度。另一个是改造信号形状，通常称为滤波成形，目的是放大有用信号，降低噪声，提高信噪比，使之适合于后续电路的要求。 23．谱仪放大器的原理方框图。

24．在谱仪放大器中，为什么一开始就采用滤波成形电路呢？

前置放大器的输出信号其尾部衰减时间通常在几十微秒以上，而上升时间约有几十纳妙。这种“堆积信号”很容易使放大器阻塞而失去放大功能，因而，很难对信号进行线性放大。为了缩短脉冲后沿，脉冲成形电路是必不可少的。

25．为了消除尾部出现的“反冲”采用什么措施？

26．提高放大器线性的措施 答：合理选择工作点，在输入信号作用下尽可能减少工作电流的变化；采用负反馈方法 27．放大器的幅度过载概念与克服幅度过载的主要方法有？

在放射性测量中，往往有一些高能射线，在探测器中产生比被研究的脉冲幅度大几十倍的甚至使上百倍的脉冲，这样的脉冲使放大器超出线性范围的同时，还使其后一段时间内到来的低能射线信号得不到正常放大，从而使测量产生误差。这种现象就是放大器的幅度过载，克服幅度过载的主要方法有：①采用直接耦合电路②采用限幅措施

28．为什么要采用积分滤波电路？ 29．基线漂移的产生原因与危害？

信号堆积使基线发生涨落。除此以外，即使是无“长尾堆积”的系列脉冲通过CR微分网络时，由于电容在放电时间内，未能把存储的电荷放完，当下一个脉冲到达时，电容上剩余的电荷将引起这个后来脉冲的基线发生偏移，其结果使能谱峰位移动，能量分辨能力下降，在高计数率的情况下，表现得尤为突出，

30．解决基线漂移问题的途径与实现？

①在主放大器的一开始设置微分成形电路，使脉冲变窄，尽可能消除脉冲重叠现象，减小基线漂移。如前面所述，采用的极-零相消成形电路，它也是克服基线漂移的措施之一。②除掉产生基线漂移的耦合电容。各个放大环节之间采用直接耦合。③采用直流恢复器或基线恢复器。

31．直流恢复器工作原理？ 32．脉冲信息的处理方式？

第一种是脉冲计数，就是把要测量的脉冲个数记录下来；另一种处理方式是对脉冲的幅度进行分析；第三种方式是脉冲信号的时间分析，即测量有关脉冲信号之间的时间间隔关系。

33．脉冲幅度甄别器基本原理？

用作脉冲幅度选择的基本电路是脉冲幅度甄别器。它有一个可以调节的阈压，称为甄别阈当输入脉冲幅度大于给定的甄别阈时，输出一个脉冲；当输入脉冲幅度小于给定的甄别阈时，则没有脉冲输出。

34．积分谱与微分谱

如果改变阈压为积分谱

VT，记录到相应的大于VT的脉冲数为N(VT)。则所得到的脉冲数N(VT)与阈压VT的关系就是脉冲幅度的积分分布，如图(c)所示，通常称

35．系统的“死时间”

把一个计数系统接受和处理一个新脉冲而不发生畸变所需要的最小时间称为该系统的“死时间”(Dead Time)

36．实验室用的γ辐射仪、X-γ辐射仪就是辐射总量测量、或进行积分测量的仪器，里面就采用了积分甄别器。可以用它测量环境的辐射状况，从仪器上直接看到的是计数率，而这个计数率并不能直接真实的反应环境放射性的情况。原因有哪些？ 37．单道脉冲幅度分析器工作原理？

单道脉冲幅度分析器，也称微分甄别器，要求只有输入脉冲幅度落在给定的电压区间范围都没有脉冲输出，

(VU?VL)内，才有脉冲输出。而输入脉冲幅度小于VL或大于VU时

38．如何采用单道脉冲幅度分析器测量能谱？

因此，若保持道宽

VW

一定，改变

VL(VU同时改变)，测量在不同的VL时，一段时间内输出的脉冲计数N，就可得到计数率与脉冲幅度之间的关系曲线

4

39．稳谱装置的基本原理？

由参考源产生的脉冲信号经过选择电路挑选后，再进入比较电路进行对比，得到对比的差值。由这一对比差值产生一控制信号，去控制高压电源的输出或放大器的放大倍数，以使得在A点由参考源产生的脉冲信号的幅度变化最小，从而使待射线产生的脉冲信号的幅度变化也最小，这样以来达到了自动稳定的效果。 40．多道脉冲幅度分析器历史发展？ 41．多个单道叠加组成的多道分析器？

如果用多个单道分析器叠加在一起(相邻两个道的上道下甄别阈和下道上甄别阈相同，且每个单道的道宽相等)，并用多个计数器，则可同时获得多个道的计数。

42．基于模数变换方法和存储器技术的多道分析器基本原理

多道脉冲幅度分析器的任务是将被测量的脉冲幅度范围平均分成2n个幅度间隔，然后测量脉冲幅度在每一个“幅度间隔”内的输入脉冲个数，最后得到输入脉冲的幅度分布曲线

43．多道脉冲幅度分析器的基本功能？

44．在进行核能谱测量，道宽取多大合适？

在权能峰半高宽的范围内分布5-10道

45．为什么要峰值保持？

因为经过谱仪放大器放大后的信号脉冲，其峰顶宽度比较窄，不符合A/D转换的时间要求(大于几μs) 46．基于峰值触发模数变换技术的多道分析器。 47．多道缓冲存储器。 48．时间信息变换。

49为什么要解决谱线漂移？

谱线发生偏移，或称为漂移，也就是谱线(谱峰)的位置发生了变化，它是能谱测量仪器不稳定的一种表现，是能谱分析过程中应该极力避免的，但是，又是避免不了的，只是谱漂的程度大小而已。谱线发生漂移，本质上是，在入射粒子能量没有发生变化的情况下，(与粒子能量成线性关系的)脉冲幅度却发生了变化，导致在微分谱图中，谱峰位置发生变化。

50产生谱漂的原因：高压电源不够稳定；放大器的放大倍数不够稳定；入射粒子能量太高，产生基线偏移 51 解决谱漂的方法：(1) 稳谱技术(2) 基线恢复(3) 基于谱分析的软件方法，重新确定峰位和峰边界

第四章 仪器系统 1．嵌入式核仪器

2．虚拟仪器3．智能核仪器

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