大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统及方法与流程

本发明涉及辐射检测，具体涉及一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统及方法。

背景技术：

1、针对市面上常见的大面积塑料闪烁体探测器装置，通常在侧边耦合一个光电倍增管，实现对辐射水平的探测器，如检测辐射计数等。针对从光电倍增阳极出来的原始信号，考虑到塑料闪烁体的发光衰减时间短；由于采用大面积塑闪，光电倍增管对闪烁光子的收集效率低等特点，使得阳极出来的辐射脉冲脉宽较短，脉冲幅度较低，无法将信号直接接入单片机的io口进脉冲计数，针对以上问题，需要设计一套合理信号处理电路，信号的处理内容主要包括：前置放大、滤波成型、电压比较、单稳态触发。将处理后的信号再接入到单片机的io口，通过对单片机的io口进行相应的配置，使其完成对有效脉冲信号的检测与计数，同时设置检测时间，最终在显示屏外设上显示计数率水平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统及方法，满足对脉冲信号的检测计数，并对检测的数据进行存储。

2、本发明的技术方案如下：一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，包括若干大面积探测器系统、或门电路信号处理系统、核信号前级处理系统、脉冲甄别与整形系统以及微控制处理器系统；若干大面积探测器系统具有探测器单元，探测器单元捕捉辐射粒子并输入至或门电路信号处理系统中；或门电路信号处理系统的输入端与若干大面积探测器系统的探测器单元连接，并对输入的原始核脉冲信号进行逻辑运算后，传输至核信号前级处理系统；核信号前级处理系统对信号进行放大及滤波，将信号传递至脉冲甄别与整形系统；脉冲甄别与整形系统对信号进行甄别比较，并整形后发送至微控制处理器系统；微控制处理器系统进行逻辑判别。

3、若干大面积探测器系统中包含多个独立排列的探测器单元。

4、核信号前级处理系统包括原始信号输入端、前置放大器模块、滤波成型电路模块，原始信号输入端连接前置放大器模块 ，前置放大器模块的输出端连接滤波成型电路模块；其中，原始信号输入端与所述或门电路信号处理系统的输出端相连，用于接收汇总后的混合核脉冲信号；滤波成型电路模块对输入信号进行平滑处理与割尾成型。

5、脉冲甄别与整形系统包括电压比较器模块，电压比较器模块的输出端连接单稳态触发电路模块，单稳态触发电路模块 的输出端连接ttl电平输出接口，其中，滤波成型电路模块的信号输出端连接电压比较器模块的信号输入端，电压比较器模块将脉冲幅度与预设的硬件阈值电压进行甄别比较，单稳态触发电路模块将通过甄别的电平跳变信号整形为固定脉宽的标准ttl信号，并通过ttl电平输出接口输出。

6、微控制处理器系统包括单片机i/o引脚接口、电位扫描与捕捉模块 以及脉冲判别与计数处理模块，所述单片机i/o引脚接口与脉冲甄别与整形系统中的ttl电平输出接口相连，电位扫描与捕捉模块对单片机i/o引脚接口进行高速实时扫描，当捕捉到有效电平跳变时，由脉冲判别与计数处理模 进行逻辑判别、定时控制并累加计数器，得到辐射脉冲计数率。

7、一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出的辐射检测方法，包括以下步骤：

8、s1：在脉冲甄别与整形系统的电压比较器模块中预设硬件阈值电压；

9、s2：当辐射粒子入射到若干大面积探测器系统中任意一个或多个探测器单元时，产生原始核脉冲信号，并行输入至或门电路信号处理系统中；

10、s3：或门电路信号处理系统通过内部的逻辑或门组件对多路输入的原始核脉冲信号进行汇聚，融合成一路混合核脉冲信号，并通过输出端输送至核信号前级处理系统3的原始信号输入端；

11、s4：核信号前级处理系统3通过前置放大器模块对混合核脉冲信号进行电荷放大与电压转换，随后利用滤波成型电路模块对大于阈值电压的有效信号进行平滑与成型处理，输出低噪声的成型脉冲信号至电压比较器模块；

12、s5：电压比较器模块将成型脉冲信号与s1中设定的硬件阈值电压进行动态幅度比较；当脉冲幅度超过阈值电压时产生电平跳变，触发单稳态触发电路模块 输出特定宽度的标准脉冲，并通过ttl电平输出接口传输到微控制处理器系统的单片机i/o引脚接口中；

13、s6：微控制处理器系统预设测量时间，电位扫描与捕捉模块对单片机i/o引脚接口进行高速电平扫描；当捕捉到有效沿跳变时，脉冲判别与计数处理模块进行逻辑累加计数得到总脉冲计数，将总脉冲计数结合微控制处理器系统预设的测量时间，解算得到大面积辐射脉冲的实时计数率。

14、所述s1中，硬件阈值电压为0-100mv。

15、所述s6中，预设的测量时间为5-10s。

16、本发明的显著效果在于：

17、1.硬件上能够实现阈值调节，以实现对检测脉冲信号的幅度调节，使用操作方便简单；

18、2.外部接入参考电压实现阈值调节，能够在软件上实现阈值电压的调节，效果与硬件阈值调节相同；

19、3.程序系统可移植性强，基于stm32进行功能设计与程序开发；

20、4.模块化，对信号处理电路，进行模块化设计，其中前置放大与滤波成型电路在一块板上，为信号调理电路；电压比较与单稳态触发电路在一块板上，为过阈检测电路，同时两块电路通过螺丝铜柱固定在一起，实现可拆卸设计。

1.一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，其特征在于：包括若干大面积探测器系统（1）、或门电路信号处理系统（2）、核信号前级处理系统（3）、脉冲甄别与整形系统（4）以及微控制处理器系统（5）；若干大面积探测器系统（1）具有探测器单元，探测器单元捕捉辐射粒子并输入至或门电路信号处理系统（2）中；或门电路信号处理系统（2）的输入端与若干大面积探测器系统（1）的探测器单元连接，并对输入的原始核脉冲信号进行逻辑运算后，传输至核信号前级处理系统（3）；核信号前级处理系统（3）对信号进行放大及滤波，将信号传递至脉冲甄别与整形系统（4）；脉冲甄别与整形系统（4）对信号进行甄别比较，并整形后发送至微控制处理器系统（5）；微控制处理器系统（5）进行逻辑判别。

2.根据权利要求1所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，其特征在于：若干大面积探测器系统（1）中包含多个独立排列的探测器单元。

3.根据权利要求1所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，其特征在于：核信号前级处理系统（3）包括原始信号输入端（31）、前置放大器模块（32）、滤波成型电路模块（33），原始信号输入端（31）连接前置放大器模块（32），前置放大器模块（32）的输出端连接滤波成型电路模块（33）；其中，原始信号输入端（31）与所述或门电路信号处理系统（2）的输出端相连，用于接收汇总后的混合核脉冲信号；滤波成型电路模块（33）对输入信号进行平滑处理与割尾成型。

4.根据权利要求3所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，其特征在于：脉冲甄别与整形系统（4）包括电压比较器模块（41），电压比较器模块（41）的输出端连接单稳态触发电路模块（42），单稳态触发电路模块 （42）的输出端连接ttl电平输出接口（43），其中，滤波成型电路模块（33）的信号输出端连接电压比较器模块（41）的信号输入端，电压比较器模块（41）将脉冲幅度与预设的硬件阈值电压进行甄别比较，单稳态触发电路模块（42）将通过甄别的电平跳变信号整形为固定脉宽的标准ttl信号，并通过ttl电平输出接口（43）输出。

5.根据权利要求4所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出系统，其特征在于：微控制处理器系统（5）包括单片机i/o引脚接口（51）、电位扫描与捕捉模块 （52）以及脉冲判别与计数处理模块（53），所述单片机i/o引脚接口（51）与脉冲甄别与整形系统（4）中的ttl电平输出接口（43）相连，电位扫描与捕捉模块（52）对单片机i/o引脚接口（51）进行高速实时扫描，当捕捉到有效电平跳变时，由脉冲判别与计数处理模（53）进行逻辑判别、定时控制并累加计数器，得到辐射脉冲计数率。

6.一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出的辐射检测方法，涉及权利要求5所述的系统，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出的辐射检测方法，其特征在于：所述s1中，硬件阈值电压为0-100mv。

8.根据权利要求6所述的一种大面积塑料闪烁体探测器计数读出的辐射检测方法，其特征在于：所述s6中，预设的测量时间为5-10s。