低偶然符合效应的高脉冲分辨能力数字化X荧光能谱仪研制

在 X 荧光能谱测量中 ,当两个事例发生间隔较短时 ,存在脉冲前沿或后沿堆积的情况 。如果能谱仪 的脉冲分辨能力不足 ,在事例发生间隔小于能谱仪脉冲分辨能力时 ,发生了偶然符合效应 。当堆积发生在信 号的上升沿时 ,后端电子学无法识别堆积脉冲 ,并将堆积脉冲当成 1 个脉冲 ,从而在测量能谱中会产生虚假 能峰 ;当堆积出现在下降沿时 ,堆积信号间隔小于通道成形时间时 ,堆积信号会被丢弃 ,导致所测量谱线的 有效计数减小 ,对精确放射性测量带来了不利影响 。从提高能谱仪模拟电路信噪比 、降低误触发 、缩短快成 形通道成形时间 、提高能谱仪的脉冲分辨能力 ,从而减小符合效应等角度入手 ,研制了一种低偶然符合效应 的快慢双成形通道的数字化能谱仪 。该能谱仪设计了具有高脉冲分辨能力的快通道 ,采用对称零面积梯形 成形算法 ,有效消除快通道时间变窄带来的不足 ,结合对梯形平顶的判断 ,实现对低频噪声抑制与降低误触 发概率 ;同时设计高信噪比 、低噪声的模拟电路以减小快通道对噪声误触发的概率 ,降低偶然符合概率 。文 中先利用仿真验证了提升快通道时间可以提升脉冲分辨能力 ,接着利用 MOXTEK 的 X 光管激发被测样品 Cu 获得特征 X 射线 ,由 KETEK 的高分辨率 SDD 探测器检测信号 ,通过调节 X 光管的管流得到计数率范围 为 13 ~ 103 kcps 的 X 荧光能谱 ,从而得到偶然符合概率与计数率的关系 ,并且通过改变快通道成形时间分 析其对偶然符合的影响 。实验表明 ,更低的快通道成形时间拥有更高的脉冲分辨率能力 ,更低的偶然符合效 应 ;在 103 kcps 计数率下 ,150 ns 快通道成形时间条件下 ,Cu 的 Kα峰 、 Kβ及 Kα + Kβ的偶然符合概率分 别为 1.568% ,0. 265% 和 0.403% ;设计的对比实验结果表明 :在相同快通道成形时间条件下 ,所研制的数 字化能谱仪相比于 Amptek 的 DP-5 型号数字化能谱仪偶然符合概率低了 60% 。

  • 2021-06-28
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