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期刊信息/Journal information
核电子学与探测技术
核电子学与探测技术

李卫国

月刊

0258-0934

lw261@sina.com

010-67828075/8280

100176

北京市经济技术开发区宏达南路3号

核电子学与探测技术/Journal Nuclear Electronics & Detection TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业学术性刊物。刊登核仪器、核电子学、核探测器与测试技术方面的研究成果和论文。读者对象为核电子学、核探测技术方面的研究人员及大专院校师生。
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    改进型过阈时间法多通道幅度测量中的基线恢复方法

    陶峰田阳
    1-5页
    查看更多>>摘要：过阈时间法将信号幅度测量转换成为对过阈时间的测量.采用可变阈值的改进型过阈时间法能够显著优化系统的线性,使其在能谱测量中发挥作用.其所需的比较器和时间数字转换器均可在FPGA内实现,在多通道幅度测量中可大大简化数据采集系统.过阈时间法对波形和基线稳定性有较高要求,在高计数率下,堆积和基线偏移会对测量造成影响.提出一种通过可变阈值采样基线的校正方法,基于信号模拟系统验证了该方法的可行性,初步分析了其基线恢复的效果.该方法可显著提升过阈时间法在高计数率下的稳定性.

    过阈时间法多通道基线恢复

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    面向行星表面元素测量的小型化伽马谱仪原理样机设计

    黄磊王轶超封常青王宇...
    6-17页
    查看更多>>摘要：对行星表面物质受宇宙射线激发或天然衰变而产生的伽马射线进行探测,是一种测量行星表面主要元素成分及其空间分布的可靠技术手段,已被多个行星探测任务采用.提出了将CZT探测器与SiPM读出闪烁晶体相结合的行星元素伽马谱仪方案,该方案兼具低能段的高能量分辨率和高能段的高探测效率,同时可以减小来自非探测方向伽马背景的影响,且具有较小的体积、重量和功耗.为进行初步的技术路线验证,设计了一个将CZT阵列(单个灵敏尺寸 1 cm×1 cm×0.5 cm)与BGO探测器(晶体的主体尺寸 8.4 cm×8.4 cm×4 cm)相结合的小型化伽马谱仪原理样机,并开展了物理模拟.完成了前端探测器模块、数据处理模块和FPGA控制逻辑的设计实现,以及原理样机的组装.使用放射源、上海光源激光伽马光束线和中子激发伽马对谱仪进行了测试,CZT探测器对137 Cs@662 keV伽马射线的能量分辨率(FWHM)为 2.1%,可以较好地分辨低能伽马射线,BGO晶体能够较好地探测和分辨高能伽马射线.该方案为未来小型化行星伽马谱仪的工程设计提供了参考.

    伽马谱仪行星元素测量CZT探测器读出电子学

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    质子治疗对细胞自由基产额影响的蒙特卡罗模拟计算

    刘雨晨罗思远肖万成何列...
    18-27页
    查看更多>>摘要：随着质子FLASH治疗等新兴放疗技术的发展,细胞受辐照后生物学效应的不确定性成为急需解决的难题.由于缺乏对物理-化学阶段机理的完整理解,目前的模拟工作仍然以调整化学参数使自由基产额与实验数据相匹配为主.作为一个不断发展的蒙特卡罗软件,Geant4 能够在纳米尺度上模拟入射粒子在短时间内通过物理和化学相互作用引起水分子辐解的过程.基于Geant4 软件构建了一个简易的细胞模型,模拟了细胞靶体内自由基产额受辐射粒子影响的情况,并对靶内自由基产额的变化趋势进行了详细计算.研究表明,随着LET的逐渐增大,自由基OH·的数目占比从25%下降到10%左右.当考虑质子FLASH透射治疗时,使用 25%的自由基OH·数目占比作为化学损伤参数去评估细胞DNA损伤将会更为合理.同时,两种活性氧自由基O·2 和O-2 在超高剂量率下的产额G(t)随模拟时间的发展都出现了不同程度的升高.研究结果阐明了不同治疗深度下细胞靶体内自由基产额随时间和粒子能量的变化情况,揭示了模拟工作中质子FLASH治疗在布拉格峰区和坪区应该采用不同的化学损伤参数.

    蒙特卡罗模拟Geant4质子治疗自由基FLASH

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    CRAFT—ICRF低电平控制系统的设计和实现

    张杨毛玉周朱光辉
    28-35页
    查看更多>>摘要：在聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)的实验中,为了稳定控制射频功率和满足复杂的物理实验需求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的低电平控制系统.通过上位机输入射频信号功率参数,采用对数检波器AD8307、直接数字频率合成器(DDS)、高精度的模数转换器(ADC)以及模拟衰减器等芯片,完成了射频功率测量与稳定输出、射频功率的反馈控制以及多阶功率调制等功能设计与实现.搭建了一套能够高效开展低电平控制系统的测试平台,通过实验验证该系统的功率反馈控制与多阶调制的有效性的同时,实现±0.3%的幅度稳定度和±0.3° 的相位稳定度,且达到长时间稳定运行的要求.

    离子回旋加热FPGADDS反馈控制多阶调制

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    基于ADL5303的串列加速器缝隙仪前置放大器的研究

    李昀罡阚朝新安广朋
    36-43页
    查看更多>>摘要：为了满足串列加速器粒子能量高稳定度的要求,需采用缝隙仪来稳定加速高压的方式,利用缝隙仪高、低能端束流强度的差异反馈稳定头部高压.由于束流变化动态范围较大,在前置放大器中采用对数放大来满足束流强大动态范围的要求.根据串列加速器高压稳定系统的实际需要,设计了采用ADL5303 的对数前置放大器电路,并对该电路做了仿真和实验测试,得到了理论和实际对数放大曲线.结果表明,对数放大器范围可以从100 pA到1 mA,可以实现大范围束流变化下对高压稳定系统的调节.

    静电加速器能量稳定高压稳定缝隙仪对数放大差分放大

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    基于G-M管的伸缩式γ剂量率探头设计及性能分析

    乔敏娟王建飞刘利明
    44-50页
    查看更多>>摘要：目前,对于测量未知剂量水平或者明显高于本底剂量率水平的辐射场所使用的γ剂量率设备大多需要现场测量,可能造成操作人员接触超剂量辐射.设计一种基于G-M计数管的带有伸缩结构的γ剂量率探头可以有更好的防护距离,有效避免测量人员受到强辐射场的照射,降低风险.结合现场需求反馈及参考国内外相似设备,设计适合的伸缩式结构,同时对选用G-M管的能响补偿条件进行分析,选取适合的补偿条件,并设计一种脉冲检测电路解决以往G-M管漏计数的问题.通过对使用补偿后G-M管的伸缩式γ探头进行性能测试,结果表明该γ剂量率探头在满足相对响应范围的能量条件下,在±45° 范围内的相对响应为 0.77～1.06.在有效测量范围内由非线性产生的剂量率响应的相对变化范围为-9.30%～+11.84%,同时在接收到大剂量率照射时也会有过载提示.可见探头的各项物理性能均满足并优于参考标准,符合设计要求.

    γ剂量率伸缩式G-M计数管能响补偿物理性能

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    基于自研ASIC芯片HEPS中硅微条探测器读出电子学原型系统设计与测试

    杨宗信李航旭胡创业周杨帆...
    51-60页
    查看更多>>摘要：时间分辨X射线粉末衍射技术是探测物质晶体结构及其演变的重要手段.单光子计数型硅微条探测器因其灵敏度高和死时间低,在高能同步辐射光源(HEPS)的X射线粉末衍射实验中发挥着重要作用.研制适用于单光子计数型一维硅微条探测器的专用ASIC读出芯片(SSDROC)及其读出电子学系统,并采用一种新标定方法解决了SSDROC各通道对同一输入输出响应不一致的问题,该方法可显著提高各通道数据一致性并减小衍射实验数据的统计误差.探测器完成各项性能测试,结果表明整体系统线性优秀、能量分辨能力强、噪声低以及计数率高,为将来大覆盖角度一维硅微条探测器系统研制奠定坚实基础.

    单光子计数硅微条探测器ASIC芯片读出电子学二次阈值标定

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    自适应麻雀搜索法求解核运维机器人逆运动学解

    张钦陈光明
    61-68页
    查看更多>>摘要：探讨了核运维机器人在核设施内工作时,基于自适应麻雀搜索算法(ASSA)的核运维机器人逆运动学求解方法.ASSA在麻雀搜索算法(SSA)的基础上,将自适应步长策略引入SSA中警戒者的位置更新方式中,实现了算法寻优性能的提升.通过 3 个基准函数对ASSA的性能进行了测试,获得了比SSA更高的求解精度、更快的求解速度和更强的计算稳定性.实测结果表明:ASSA得到的核运维机器人位姿误差更小,计算耗时更少,求解稳定性更好.

    麻雀搜索算法自适应步长核运维机器人逆运动学解

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    医疗场所空气中碘-131在线探测系统模拟设计

    李浩炫徐彬冯朋磊向乙鑫...
    69-76页
    查看更多>>摘要：为了实现无富集条件下对碘-131 的快速精准测量,提出了针对医疗场所空气中碘-131 的γ、β联合测量方法.通过Geant4 建立探测系统模型,模拟研究探测系统对碘-131 释放的β粒子和γ射线进行探测,其中NaI探测器和塑料闪烁体探测器分别实现对γ射线和β射线的测量.模拟计算表明,探测系统获取的γ全能峰计数、β计数与碘-131 浓度之间存在线性关系.系统可首先通过获取γ能谱分析碘-131 特征峰实现碘-131 识别,利用γ射线全能峰计数与β射线计数之间的线性关系确定β射线贡献是否仅来自于碘-131,然后利用β射线的高探测效率进行快速测量.模拟计算探测系统测量 1h,其双3 英寸NaI探测器的探测效率为 1.7%,其MDC可达到 19.59 Bq/m3,其塑闪探测器的探测效率为 36%,MDC为 7.93 Bq/m3,均显著低于 38.50 Bq/m3.基于γ全能峰计数和 β计数的联合计算公式计算的碘-131 的浓度,相对误差≤0.6%.提出的探测系统充分利用了β射线探测效率高和γ能谱能量识别能力强的优点,通过γ能谱全能峰计数和β计数测量可实现碘-131 浓度的快速准确测量.

    蒙特卡罗模拟碘-131全能峰计数β测量最小可探测活度

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    JRODOS模拟核事故时核素扩散及剂量时空分布

    郭瑞萍岳峰郭猜郜建伟...
    77-85页
    查看更多>>摘要：核事故时核素扩散范围和造成的辐射剂量是核电厂事故应急措施制定的重要参考,利用JRODOS软件模拟了不同气象源和大气扩散模型对核电厂核素浓度和辐射剂量时空分布的影响.结果表明:WRF气象场情景下核素的扩散范围广,FNL气象场情景下核素浓度和有效剂量区域均值较高.不同大气扩散模型中LASAT模型模拟的有效剂量最高.这为核事故后果评价数据来源和大气扩散模型选择提供了依据.

    气象驱动场JRODOS大气扩散模型有效剂量

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