GB-T 4079-1994.pdf
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1、U p C F 8 5 3 9 . 1 - 0 7 4: 6 2 1 - 0 3 9 . 5 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 4 0 7 9 一 9 4 用于电离辐射探测器的放大器和 电荷灵敏前置放大器的测试方法 T e s t p r o c e d u r e s f o r a mp l i f i e r s a n d c h a r g e - s e n s i t i v e p r e a mp l i f i e r s u s e d w i t h d e t e c t o r s o f i o n i z i n g r a d i a
2、 t i o n 1 9 9 4 一 1 2 一 2 2 发布 1 9 9 5 一 1 0 一 0 1 实施 国家技术监督局发 布 目次 主题内 容与适用范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 , , ( 引 用 标 准 ,. *. . : ( 术语、 符号、 代号 甲 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c 测试仪器 ,. ,. . ( 主 放 大 器 的 主 要 参 数 的 测 量 方 法 , ” , ” ” ” . . . . . . . . . . . ( 前置放大器主要参数的测试方法 (1 3 中华 人民共 和国 国家标 准 用于电离辐射探测器的放大器和 电荷灵敏前置放大器的测试方法 GB/ T 40 79 一 94 代替 G B 4 0 7 9 -8 3 T e s t p r o c e d u r e s f o r a mp l i f i e r s a
4、n d c h a r g e - s e n s i t i v e p r e a m p l i f i e r s u s e d w i t h d e t e c t o r s o f i o n i z i n g r a d i a t i o n 本标准参照 采用了I E C 1 1 5 1 核仪器 用于电离辐射探测器的 放大器和前置放大器的测试方 法 。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了电离辐射探测器用的主放大器( 成形放大器) 和电荷灵敏前置放大器的测试方法。 本标准适用于半导 体探测器、 气 体脉冲电 离室、 正比 探测器用的主放大器和电荷 灵敏前 置放大器, 也
5、适用于闪烁探测器用的主放大器。 引用标准 GB 5 9 6 2 标准核仪器插件 术语 、 符号 、 代号 3 . 1 术语 3 . 1 . 1 前置放大器 p r e a m p l i f i e r 位于辐射探测器和主放大器或其它电部件之间并紧接在探测器输出端的电子放大器。 3 . 1 . 2 电 荷灵敏前置放大 器 c h a r g e - s e n s i t i v e p r e a m p l i e r 输出信号正比于输入电荷, 而与输入电容基本无关的前置放大器。 3 . 1 . 3 主放大器( 成 形放大器) m a in a m p li f ie r ( s h a
6、p i n g a m p l i f i e r ) 在放大器系统中, 跟在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器。 3 . 1 . 4 电 荷灵敏度 s e n s i t i v i t y , c h a r g e 电荷灵敏前置放大器的输出电压与输入电荷之比。也可定义为输出电压与给定探测器入射粒子能 量之 比。 3 . 1 . 5 探测 器电 容 c a p a c i t a n c e o f d e t e c t o r 在指定的偏压下, 探测器的极间电容。 3 . 1 . 6 矩形脉冲 r e c t a n g u l a r p u l s e 阶跃时间远小于顶部持
7、续时间的平顶脉冲。 3 . 1 . 7 尾 脉冲 t a i l p u l s e 具有很快的上 升时 间, 并以比 上升时间 要长得多的时间 常数指数衰减的 脉冲。 3 . 1 . 8 微分器d if f e r e n t i a t o r 由一个电容和一个电阻组成的高通网络, 其输出信号正比于输人信号的数学微分。 3 . 1 . 9 准高斯 q u a s i - G a u s s i a n 国家技术监督局1 9 9 4 一 1 2 一 2 2 批准1 9 9 5 一 1 0 一 0 1 实施 Gs / e 4079 一 94 近似于正态分布的信号形状。 除另有说明外, 在本标准
8、中是指由一个微分器和四个( 或更多) 积分器 所产生的脉冲形状。 3 . 1 . 1 0 成 形 网 络 s h a p i n g n e t w o r k 由( 一个或几个微分器组成的) 高通网络和( 几个积分器组成的) 低通网络组成的网络。它可以减少 前置 放大器 输出 脉冲的宽度, 从而提高了 它的时间分辨 能力和信号噪声比。 3 . 1 . 1 1 上升时I,HI r is e t im e 脉冲从它的最大值的 1 0 %升至9 0 Y O 所需要的时间。 3 . 1 . 1 2 ( 成形脉冲的) 达峰时间 p e a k i n g t i m e ( o f a s h a p
9、 e d p u l s e ) 单极脉冲由前沿幅度 1 %点至峰中心线之间的时间间隔 3 . 1 . 1 3 脉冲宽度p u l s e w i d t h 单极性脉冲波形中幅度为峰值幅度一半处两点间的时间间隔。又称为成形时间标志t o iz o 3 . 1 . 1 4 极零补偿 p o l e - Z e r o c a n c e l l a t i o n 用极点和零点互相抵消, 达到补偿的脉冲成形技术。 3 - 1 . 1 5 放大器的增益 g a in o f a n a m p l i f i e r 放大器输出脉冲幅度与输入脉冲幅度之比。 3 . 1 . 1 6等 效 输 入
10、噪 声 e q u i v a le n t i n p u t n o i s e 在放大器中, 输出噪声信号除以放大器的增益 3 . 1 . 1 7 噪 声 转 换 增 益 n o i s e t r a n s i t io n g a in 主放大器中的一个增益值, 低于该增益值时, 输出噪声几乎与增益无关, 高于该增益值时, 输出噪声 几乎与增益成正比。 3 . 1 . 1 8 噪声线宽度 n o i s e l i n e w i d t h 用幅度一定的无噪声的电脉冲代替辐射源所产生的信号, 由此而获得的谱线宽度。 3 - 1 - 1 9 动态范围 d y n a m i c r
11、 a n g e 放大器给出线性响应的脉冲幅度范围。 3 . 1 . 2 0 积分非线性 i n t e g r a l n o n l in e a r i t y 在输出幅度范围内, 实际的传输特性曲线与理想直线的差别, 用相对于线性响应的最大偏离与最大 额定输出脉冲幅度之比的百分数表示。 3 . 1 . 2 1微 分 非 线 性 d i f f e r e n t i a l n o n l i n e a r it y 在 放 大 器 的 整 个动 态 范 围 内 , 增 量 的 增 益 变 化 通 常 表 示 为 基 准 增 量 的 百 分 数 3 . 1 . 2 2 双极脉冲 b
12、i p o l a r p u l s e 在基线两边各有一个凸起的脉冲。 3 . 1 . 2 3 基线 b a s e l i n e 电平的平均值。在无重迭脉冲情况下, 脉冲偏离此电平平均值, 然后又回到此电平平均值。 3 . 1 . 2 4 基线 漂移 b a s e l i n e s h i f t 由于占空因数( 等于脉冲时间乘脉冲重复频率) 从零增加, 而使基线改变的现象( 通常此漂移与信号 的极性相反) 。 3 . 1 . 2 5基线 恢复 器 b a s e l i n e r e s t o r e r 在放大器输出脉冲( 或一系列脉冲) 后, 使基线迅速恢复到它以前所在电
13、平的线路。 3 . 1 . 2 6 偏移 o f f s e t 直流偏离于 所规定的电压( 或电 流) 电 平。 除另 有说明外, 所规定的电平 是基线。 3 . 1 . 2 7 辐射能谱仪的 能量 分辨 率 e n e r g y r e s o l u t i o n ( o f a a n r a d ia t i o n s p e c t r o m e t e r ) 对于某一给定的能量, 辐射谱仪能分辨 的两个粒子能 量之间的最小相 对差值的量度。 通常以 半高宽 ( F W H M) 或半高宽与峰能量比 值的百分数表示。 2 GB/ T 407 9一 9 4 3 . 1 -
14、2 8 ( 放大 器系 统中 的) 分辨时间 r e s o l v i n g t i m e ( i n a n a m p l i f i e r s y s t e m ) 两泞 湘继出现而仍能被分辨开的 脉冲 或电 离事件之间的 最小时间间 隔。 除另 有规定外, 分辨时间 被 定义为 t o . m e 3 . 1 - 2 9终 接电 阻 t e r m i n a t i n g r e s i s t o r 跨接在放大器或信号产生器输出 端的电阻。目的是消除信号在这些端处的反射。 3 . 1 3 0特 性 阻 抗 c h a r a c t e r is t i c i m
15、p e d a n c e 一个网 络( 例如一同轴电缆或一衰减 器) 的内阻( 阻抗) 。 当用与该阻 抗相同的电 阻终接时, 可 避免 信 号的反射且输出信号减半。 31 . 3 1 晃动w a l k 放大器中脉冲高度的变化引起过零时间的改变。 3 . 2 符号、 代号 3 . 2 . 1 A: 放大器增益。 12 . 2 A T : 噪声转换增益。 3 . 2 . 3 AD C: 模数转换器。 3 . 2 . 4 B L R: 基线恢复器。 3 . 2 - 5 B W: 带 宽, MH z , 3 . 2 . 6 C: 连接脉冲发生器至前置放大器的检验电容, p F. 12 . 7 C
16、,;. : 前置放大器内的检验电容, p F . 12 . 8 C: 探测器电容, p F , 12 . 9 C , : 电荷灵敏前置放大器中的反馈电容, p F . 3 - 2 - 1 0 C: 跨接于前置放大器输入端到地的电容, p F . 3 . 2 - 1 1 增量的变化。 3 . 2 - 1 2 D U, , : 电桥输出电压( 在零处, A U b , =0 ) , mV, 3 . 2 . 1 3 A U . : 实 际输出特性曲 线与理想的线 性响应的最大偏离, m V ; 3 . 2 门4 N: 多道分析器上谱峰的中心道位, 道。 12 . 1 5 A N: 脉冲产生器峰的F
17、WH M值, 道。 12 . 1 6 E: 粒子或光子的能量, k e V或 Me V, 3 . 2 - 1 7 : : 形成一个离子对所需要的平均能量, e v, 3 . 2 - 1 8 e: ( r ms ) 均方根值噪声电压, mV, 3 . 2 . 1 9 e: 等效输入噪声, mva 12 . 2 0 e . . : 主放大器输出端处的均方根值噪声电压, m V, 3 . 2 - 2 1 F WHM: 半高宽, k e V( 或道) 。 3 . 2 - 2 2 F W 0 . 1 M: 十分之一高宽, k e V, 3 . 2 . 2 3 F W 0 . 0 1 M: 百分之一高宽,
18、 k e V, 3 . 2 - 2 4 L , : 积分非线性。 12 . 2 5 L o : 微分非线性。 3 . 2 - 2 6 C R T: 阴极射线管。 3 . 2 - 2 7 P / z: 极/ 零 。 12 . 2 8 q . : 均方根 值噪 声电 荷 / , -C. 12 . 2 9 q . , : 折合 到前置放大器输入端的等效均方 根值噪 声电 荷, , / -C - . 12 . 3 0 q : 电 子电 量, q =1 . 6 0 2 X 1 0 - “ C . 12 . 3 1 R ,探测器偏置电阻, n o 3 . 2 . 3 2 : 。 : 内 阻, n o c
19、B / T 4 0 7 9 一9 4 3 . 2 . 3 3 R o : 终接电阻, 5 2 0 3 - 2 . 3 4 R, : 电荷灵敏前置放大器内的反馈电阻, 5 2 , 3 . 2 . 3 5 s : 电荷灵敏度, V / C 12 . 3 6 t: 脉冲上升时间, n s , 1 2 . 3 7 t , : 单极性脉冲的 达峰时间, p s , 3 . 2 . 3 8 t: 从第一个半周峰高的1 %处 到它的峰中 心处所测 得的 双极性脉冲的达峰时 间, p s , 3 . 2 . 3 9 : : 从第一个半周峰高的1 %处 到第二个峰中心处所 测得的双极性脉冲的达峰 时间, p s
20、 , 3 . 2 . 4 0 t , p : 双极性脉冲的穿过时间, n s ( 或# s , 或m s ) , 3 . 2 . 4 1 t : 成形时间标志。也称为单极性脉冲的脉冲宽度。 3 . 2 . 4 2 t . : 在峰高的n 处的脉冲宽度( 这里的n 规定为0 . 1 1 0 . 0 0 1 等) , n s ( p s , m s ) , 3 . 2 . 4 3 z : 时间常数, I s . 1 2 . 4 4 U , : 脉 冲 产 生 器 输 出 电 压 幅 度, v . 3 . 2 . 4 5 Uo : 放大器输出脉冲幅度, Ve 12 . 4 6 U;放大器输人脉冲幅度
21、, Vo 3 . 2 . 4 7 Um : 放大器最大线性输出脉冲的幅度, V, 3 . 2 . 4 8 z . : 特性阻抗, 5 2 , 4 测试仪器 4 . 1 测试方框图 放大器一般参数的测试方框图见图1 。 A c 电眼 表 电 容 器盒 子 前置 放大器 示 彼 器 主放 大 器 , A 脉 冲 产 生 器衰 减 器 外 胜 发 直 接愉 出 图 1 则 试方框图 图1中虚线表示电缆连接的改变。 除晃动和前置放大器的非线性测量以外, 此装置可以用来测量所 有的 参数。测量主 放大器时, 可以不 用前置放大器和电 容器盒子。 在此装置中, 电缆终端的插头插座及 T型插头、 弯头等,
22、要有好的机械性能, 以保证有低的接触电 阻。脉冲产生器和放大器的终接电阻通常都采用 5 0 5 2 , 4 - 2 脉冲产生器 脉冲产生 器开路输出电 压U , 大 于或等于1 0 . 0 V , 且输出 脉冲的 幅度能用一个满量程 为1 0 0 0 分度 的多圈电 位器来调节。 4 c B / T 4 0 7 9 一9 4 除另有说明外, 均采用U 。 等于l o v和1 0 0 0 格 的刻度盘。 不同的U 。 或调节方法只 能影响 测量中的 某些细节, 不会影响整个测量方法。 脉冲产生器至少有两 个输出, 一个是直 接输出, 一个是衰减 输出, 每个 输出 均有各自 的后部终接电 阻,
23、并 且有相同的内阻r , ( r 。 为0 . 5 。 或更小) , 同时 还应有一个 触发示波器扫 描用的 输出。 脉冲产生器的工作频率可以是电源频率或其它频率, 用其它频率工作时可以检验系统中的交流声 干扰 。 421 检验前置放大器的 脉冲 产生器 一般使用t , 小于或等于 1 n s的平顶脉冲的脉冲产生器。 也可以用t , 小于或等于5 n s 水银继电器尾 脉冲产生器做所有检验, 但不能用来检验前置放大器的指数衰减的性能。 脉冲产生器的t , 应与探测器的t , 相一致, 当检验同半导体探测器和充气探测器一起连用的前置放 大器时, 由于探测器的收集时间在变化, 脉冲产生器的r ,
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