大面积SiPM阵列混合模式读出电子学设计

放射性物质的准确定位对于寻找“孤儿源”、核设施去污和退役、辐射防护最优化等至关重要。硅光电倍增管(silicon photomultiplier,Si PM)已广泛应用于闪烁体探测系统。为实现低成本大视野高分辨探测系统,通过测量ASIC(application specific integrated circuit)芯片对输入信号的要求,仿真了电阻阻值与电阻网络输出信号上升时间之间的关系,设计了前置放大器用于适配ASIC芯片和电阻网络,利用电阻网络的信号通道压缩特性和ASIC芯片多路复用、高度集成等优点,设计验证了将两者优势相结合的混合模式读出电路。测试结果显示:读出电路RMS噪声约为2.73 m V,能准确测出^(241)Am点源的位置,定位正确率约90.87%。设计的混合模式读出电路将64路Si PM信号简化为4路,探测器输出信号通道数减少16倍,单个A5202模块能同时读出1024个Si PM单元,能极大降低大面积Si PM阵列读出的成本。

新工科背景下高校实验教师评价体系的构建策略研究

新工科建设对高校实验教师提出了更高要求,构建科学合理的评价体系至关重要.本文分析了新工科背景下高校实验教师应具备的能力与素质,借鉴相关研究中教学能力评价指标体系的构建方法,结合实验教学特点,提出从教学能力、实践能力、创新能力和职业素养等维度构建高校实验教师评价体系的策略,旨在为提升实验教师教学质量、促进新工科人才培养提供参考.

NaCl,NaCl:Al与NaCl:Ca热释光峰值温度偏移特性

为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5.20 eV,掺杂Ca则导致带隙显著减小至0 eV,这些掺杂不仅改变了带隙宽度,还引入了不同的缺陷形成能,这可能导致热释光峰值温度在较低温度出现,且会随实验条件的变化而偏移.通过热释光实验对理论预测结果进行了验证,结果显示在加热速率增加时,所有样品的热释光峰值温度均有所增加,且NaCl:Al的变化最为显著,从276 K增至340 K;而在1—25 mGy剂量范围内随着辐照剂量的增加,热释光峰值温度的增长变化较小,尤其是NaCl:Ca仅从195 K增至202 K.基于第一性原理的计算及热释光峰值温度偏移特性的实验研究对于不同掺杂材料的应用具有重要参考意义.

基于NaCl:Cu晶体动力学模型的光释光特性数值模拟研究

目前对NaCl:Cu OSL特性的实验研究在高剂量、长时间尺度和细微过程观察等条件下存在局限性。为准确预测其温度依赖性、衰减性和剂量响应,根据文献实验数据,针对NaCl:Cu动力学模型的能级参数进行了修改,结合电荷跃迁速率微分方程组和R语言数值算法,通过计算每次事件后晶体中电子和空穴中心浓度的变化,模拟NaCl:Cu晶体的OSL特性。结果表明,NaCl:Cu晶体的OSL灵敏度与测量温度之间存在强相关性。将OSL信号衰减的模拟结果与文献中TL信号衰减的实验数据进行定量比较,指出OSL信号表现出衰减和反向衰减现象,但变化范围保持在较小范围内,远小于TL信号的衰减程度。模拟结果表明,NaCl:Cu晶体的剂量响应在0~200 Gy范围内保持线性,在200 Gy时呈饱和趋势。

LiCl-KCl中Cs^(+)对La^(3+)电化学行为的影响

模拟研究了电解精炼时阳离子裂变产物(Cs^(+))累积在LiCl-KCl中对镧系元素(La)电化学行为的影响。首先,采用循环伏安法测得La^(3+)在W电极上及液态Ga电极上的电化学性质,结果显示在两种电极上其还原电位随着Cs^(+)浓度的增加逐渐负移。随后,采用计时电位法研究了La^(3+)在熔盐中的扩散行为,发现其扩散系数随着Cs^(+)的累积从1.08×10-5cm^(2)/s减小到4.80×10^(-6)cm^(2)/s。最后,利用线性极化法和交流阻抗法研究了La^(3+)在液态Ga阴极上的动力学性质,结果显示随着Cs^(+)浓度增加,交换电流密度(i_(0))从0.302A/cm^(2)减小到0.0845A/cm^(2),反应活化能(E_(a))从26.77kJ/mol增大到39.24kJ/mol。以上结果表明,Cs^(+)在LiCl-KCl中累积时会改变La^(3+)的还原电位、影响还原反应速率。此外,通过拟合交流阻抗谱的等效电路发现,随着Cs^(+)浓度的增加电解质的物理性质也发生改变,电解质的溶液电阻增大。

碳离子与工作气体相互作用的模拟分析

气体探测器因其高倍增能力和分辨率预期可在碳离子测量领域发挥关键作用,工作气体的种类及比例是影响探测器灵敏度和精度的核心因素。本研究通过Geant4模拟碳离子入射不同工作气体的阻止能、射程及能量沉积率,并探讨了气体与碳离子之间的相互作用机制。结果表明:混合气体的阻止能介于纯惰性气体与猝灭气体之间,且随气体比例调整而变化;碳离子在三种混合气体中的射程有所不同;Ar-CF4混合气体在大部分深度范围内呈现更高的能量沉积率,且总体上Ar-CO_(2)/CH4/CF4(60-40)混合气体比例为碳离子能量沉积效果提供了更优的条件。在相同气体比例下,能量沉积率随碳离子能量的增加呈先降低后升高的趋势。本研究成果揭示了不同工作气体及比例对碳离子探测性能的重要影响,并为碳离子测量应用中的气体选择提供了重要的理论依据。

高温^(107)Ag^(5+)离子辐照后核石墨的截面微区拉曼表征与缺陷演化规律研究

在第四代反应堆中,核石墨作为慢化体和反射体材料服役于高温和高通量的快中子辐照环境中。快中子辐照会在核石墨中产生大量的弗伦克尔缺陷对。这些缺陷经过湮灭、扩散、最终形成更大的缺陷团簇,从而改变核石墨的微观结构,进而改变核石墨的宏观性能。因此,研究核石墨在高温辐照条件下的缺陷演化行为和机理对提高反应堆安全性具有重要意义。本研究采用30 MeV的^(107)Ag^(5+)离子在420℃下辐照IG-110核石墨来模拟核石墨在快中子辐照过程中的缺陷演化行为。通过微区拉曼光谱对IG-110核石墨截面结构进行表征,并对比不同深度处的拉曼光谱特征参数和辐照损伤剂量之间的关系,研究IG-110核石墨微观结构随辐照损伤剂量(Displacements Per Atom,DPA)的演化行为。研究结果表明,随着注量的增加,核石墨拉曼光谱的特征参数D峰高度与G峰高度比值(I_(D)/I_(G))、G峰半高宽(Full Width at Half Maximum of the G peak,FWHM(G))以及G峰的偏移量都显著增加。与^(58)Ni^(5+)辐照样品相比,相同辐照损伤剂量下,^(107)Ag^(5+)辐照的石墨拉曼光谱的I_(D)/I_(G)和FWHM(G)更大。相同的FWHM(G)下,^(107)Ag^(5+)辐照的石墨拉曼光谱的I_(D)/I_(G)比^(58)Ni^(5+)辐照样品大。这些结果说明更重的重离子辐照会在核石墨中引起更高速率的缺陷积累,从而更快地导致石墨晶粒尺寸变小,并促进纳米晶化进程。

基于80C31单片机的核脉冲幅度采集简化系统

简单介绍了一种由微分过零比较峰值检测电路、集成采样保持器、模数转换器和８０Ｃ３１单片机组成的简易多道核脉冲幅度信号采集系统。

低死时间单道脉冲幅度分析器的设计与仿真

死时间是单道脉冲幅度分析器重要性能指标之一,特别是在高计数率条件下,该指标对单道系统的影响尤为明显。针对这一问题设计了一个单道电路,采用了新的逻辑控制电路设计思路,从很大程度降低了传统单道逻辑电路的死时间。用Multisim仿真软件对该电路进行仿真,仿真结果表明其在高频输入信号下工作状态良好。

核电厂核测量系统电磁干扰及抗干扰研究

介绍了核电厂核测量系统基本原理,分析了空间辐射干扰、电源干扰、传输线干扰和电子器件噪声等干扰源对核电厂核测量系统产生的不利影响;研究了核测量系统相关抗电磁干扰策略,总结了抑制核测量系统电磁干扰的多种有效措施;并探讨了核电厂电磁兼容抗扰度试验方法及相关法规。指出了为了满足核电厂核测量系统的抗扰度要求,未来核测量系统将向着低噪声前端电子学设计和全数字化信号处理的方向发展。

一种基于AD7542和OP467设计的与微机接口的可变增益放大电路

介绍利用AD7542单片数模转换器和OP467集成运算放大器芯片设计的与微机接口的可变增益放大电路,对该可变增益放大电路的实验电路进行了编码关系测试和增益线性测试,并分析了测试结果。

低死时间单道脉冲幅度分析器的电路优化及实验验证

低死时间单道脉冲幅度分析器电路在输入高频信号时产生自激现象,且电路本身还存在峰位检测输出信号延迟、逻辑芯片误触发的问题,导致单道无法正常工作。针对这些问题,在低死时间单道设计原理的基础上进行了电路优化,主要改善了有源微分电路,增加了延迟电路,以及单稳态成形电路,并进行了实验验证。实验结果表明,该优化电路不仅可行,而且能够在输入正弦波信号频率高达2.2MHz时正常稳定工作。

核脉冲计数数据采集系统研制

为满足核辐射探测器输出脉冲信号数据采集的需求,基于西门子PLC(S7-200)高速计数器HC4、HC5,研发了核脉冲计数数据采集系统。根据S7-200内嵌高速计数器原理,设计了周期脉冲计数数据采集实验,实验发现符合TTL标准的脉冲信号并不一定能被PLC高速计数器正确进行计数率测量。为此特别设计的甄别电路,满足了核辐射探测器输出信号经过放大器与甄别电路后转换为适合S7-200高速计数器HC4和HC5的输入信号。此外利用S7-200丰富的指令系统,执行核脉冲计数率连续测量和数据处理,并通过文本显示单元完成系统数据实时显示,实现了对核脉冲计数数据采集。

一种用于次临界反应堆中子特性研究的电流灵敏前置放大器的研制

介绍针对用于次临界反应堆中子特性测量的小尺寸(如φ6mm×10mm)3He中子探测器设计的一种基于AD8004芯片的电流灵敏前置放大器的研制,该前放可由长达10m的同轴屏蔽电缆与探头连接,并且能够适应于高计数率情况下中子通量密度的测量,文中给出了具体电路原理图、性能指标参数以及对电路调试的有关问题的讨论。

多时空通道中子注量率密度数据采集系统方案设计

介绍了用在加速器驱动核能系统(ADS)次临界原理验证装置上的微机化多时空通道中子注量率密度数据采集系统设计方案,该数据采集系统用于采集多个空间位置的中子注量率密度水平随时间变化的数据。

辐射事故中食盐光致发光特性研究

基于光致发光个人剂量监测系统In Light200,对1～100 m Gy辐照剂量范围内的食盐进行光致发光测量,分析了其光致发光信号的线性响应以及信号的稳定性;探究了不同自然光照时间和不同储存时间对食盐光致发光信号的影响。实验结果表明:食盐在1～100 m Gy辐照剂量范围内具有良好的线性响应和信号稳定性;信号在10 min的自然光照时间后降低到本底水平;信号在30 d的储存时间内几乎无衰减;食盐可用作辐射事故中验证重建的剂量材料。

G-M计数管新型直流高压电源设计

G-M计数管工作需要性能稳定的直流高压电源供电。该直流高压电源利用输出采样与基准电压比较负反馈实现高压稳定控制,比较不同闭环放大倍数下直流高压电源性能,采取优化闭环放大倍数。该直流高压电源具有结构简单、体积较小、低纹波等特点,其输出电压在0-1 100 V范围内连续可调。测试结果表明：当高压典型输出电压为400 V时,电压稳定度可达0.17%,输出电压纹波峰最低峰值为62 m V,可满足G-M计数管的需求。

核探测器智能直流高压电源的研制

本文阐述了一种用于核探测器的新型直流高压电源的原理及性能特点。直流高压发生电路由８０３１单片机控制，具有智能化特点，可通过键盘预先按时间编程输出电压；实际输出电压由ＬＥＤ数码显示。系统在单片机监视下跟踪调整，在允许电流范围内。

基于PLC的新型核子料位计研制

为提升传统的核子液位测量系统的技术性能,研制了基于PLC的新型核子料位计。新型核子料位计采用抗干扰能力强且发展成熟的西门子PLC(S7-200)代替基于单片机、ARM或DSP的主机部分,结合电流型电离室探测器和适宜的放大电路组成一套结构相对简单、测量精度高、易于快速形成产品的核子液位测量系统。测试结果表明:该仪器的反应时间快、测量精度≤±5 mm,放射源的防护符合国家标准,属于一种高精度环保型核子料位计。

EWB软件仿真分析探测器-电流灵敏前置放大器

利用虚拟电子工作平台(EWB)软件仿真分析一个中子注量率时空分布的探测系统中应用的电流灵敏前置放大器电路,避免了复杂的数学理论计算,得到了直观的结果,为其调试工作提供了参考依据。介绍了在EWB上探测器信号源的模拟,仿真分析探测器输出回路RC、隔直交流耦合电容、传输电缆长度对该电流灵敏前置放大器输出电压信号的影响情况。