康普顿散射信息采集及处理系统研究
为设计适用于康普顿散射成像系统,本文首先介绍了CdZnTe探测器的工作原理、特性、应用领域和发展趋势,从而对此类探测器有一个系统了解。然后先介绍了核电子学中的噪声,包括噪声种类,产生的原理及各器件的噪声,接着以上述理论为基础,对核电子学电路的噪声进行定性分析,从而分析影响噪声的参数,以便寻找抑制噪声的方法。
而后阐述了核电子学电路中滤波成形电路的组成,各部分的原理,以及电路的分析计算方法。并对实际电路的两种滤波成形电路进行仿真对比,与理论分析相比较,分析仿真结果产生的原因,从而对电路的优劣做出结论。
通过分析成像系统及CdZnTe探测器性能,并考虑到相应核电子学电路的噪声特性,设计了相应的低噪声电荷灵敏前置放大器、主放大器以及其后的数据采集系统。在常温下,5mm×5mm×5mm的甄别级CdZnTe探测器与核电子学电路系统对于662keV的137Cs源,其能量分辨率小于4%。
最后介绍了以FPGA为主要载体,运用Verilog HDL语言完成多通道散射数据的并行采集和处理系统。根据PC机传送给FPGA的不同命令,实现53通道数据同步并行采集和传输。