用天然低能峰作參考源的數字穩譜裝置的製作方法
2023-09-14 18:52:55
專利名稱：用天然低能峰作參考源的數字穩譜裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種利用野外天然γ譜線的低能峰作為參考源的數字穩譜裝置，主要用於放射性勘探領域的地面γ能譜測量儀器中，實現儀器的自動穩譜。
現有地面γ能譜測量儀器主要採用Nal(TL)閃爍計數器作為探測器。當環境溫度、高壓電源、放大器增益等因素發生變化時，到達分析器輸入端的脈衝幅度也會隨之而變，從而造成測量誤差。因此，在儀器中有必要設置穩譜裝置，以穩定脈衝幅度。
現有的穩譜方法主要有以下四種。
1、用同位素參考源穩譜如USP430043，USP4053767，GB1449289，參考源主要是241Am、l37Cs、133Ba、57Co等。
2、利用發光二極體(LED)等光源穩譜如USP4220851，SU-486-291等。
3、用40K峰穩譜(Q、Bristou，鈾礦勘測中的γ射線能譜測量方法-航測儀器，地球物理和地球化學找金屬礦地球物理部分，1982.11.)。
4、軟體穩譜方法(張玉君，在SEL32/57機硬體環境下處理多道伽瑪能譜資料的軟體研究，航空物探技術，No.1.1985。重慶地質儀器廠，用微處理機實現四道能譜的自動穩譜初探，物探與儀器，No.1.1884)上述穩譜方法在實踐中具有一定的效果，但仍然存在以下一些不足。
1、用同位素參考源穩譜會增加儀器本底，幹擾部分被測信息，影響測量結果;不能充分利用低能部分的有用信息;易使操作人員在心理上對儀器產生恐懼感;當環境放射性強度較強時，有時會干擾穩譜的正常進行。
2、用發光二極體作參考源只能穩定光電倍加管及其放大器的輸出脈衝幅度，不能補償閃爍體輸出脈衝幅度的變化，很難實現地面γ能譜儀的完全穩定。
3、用40k峰穩譜存在兩個缺陷，一是穩譜道計數率太低，統計誤差大;二是在該峰不突出的地區(如灰巖地區)，這種方法穩譜效果比較差。
4、用軟體穩譜需採用具有較大內存的計算機，在野外不易進行實時調整，一般是在室內根據實測譜線進行校正。因此，當被測譜峰漂出監測範圍時，則無法給予補償。
本發明的目的在於克服上述地面γ能譜儀中現有穩譜方法的不足。它採用野外天然譜線中100KeV附近的低能峰作為穩譜參考峰，具有以下一些特點。
1、低能峰在任何天然環境中都存在，而且幅度大，穩譜效果優於其他天然譜峰。
2、利用低能峰進行自動穩譜，既可實現實時調整，又可免除測量結果受附加參考源的影響，還可降低本底，充分利用低能信息，提高儀器靈敏度。
3、利用低能峰作參考源，可以消除操作人員對儀器的恐懼感。
4、本發明不僅可以穩定光電倍增管、放大器等電路的輸出脈衝幅度，還可補償閃爍體輸出脈衝幅度的變化。
本發明主要由三部分組成，它們是(1)天然低能峰信號的選擇和比較裝置，(2)數控可變增益放大器，(3)監測系統。信號的選擇和比較裝置包括兩個單道脈衝幅度分析器，三個分頻器，一個可逆計數器和一個鎖存器。監測系統是由PC-1500袖珍計算機和接口電路以及相應軟體組成。
本發明的基本原理是在天然環境中、γ射線與物質發生相互作用，部分射線能量向低能方向聚集，在100KeV附近形成一個天然低能峰。利用自穩電路將低能峰信號選擇出來，並用其控制放大器的增益，使其幅度保持不變，從而使被測信號幅度保持不變，達到穩譜目的。
圖1是用比例道寬在野外砂巖上實測的天然γ譜線。
圖2是數位化自動穩譜電路的框圖。
如圖1所示，自動穩譜電路的上道1和下道2分別位於低能峰3的兩翼。低能峰3的幅度比其他天然譜峰大得多，是比較理想的天然參考峰。
圖2中自穩電路主要由數控可變增益放大器4、上道脈衝幅度分析器5，下道脈衝幅度分析器6，分頻器7，可逆計數器9，鎖存器10，接口電路11和PC-1500袖珍計算機12等電路和器件組成。數控可變增益放大器4包括一個3140運算放大器和一個八位數控電阻網絡。通過改變電阻網絡的阻值，則可改變放大器的增益。脈衝幅度分析器5和6主要由LN339電壓比較器和反符合電路組成。可逆計數器9是由二塊40193可預置4位加/減計數器串接而成。
開機時，由袖珍計算機12給出指令，接口電路11輸出Wc信號，給可逆計數器9設置預置數8，同時使數控可變增益放大器4得到初始放大倍數，使儀器迅速進入穩譜狀態。當環境溫度等因素不發生變化時，穩譜電路上、下兩道的計數一般相同，可逆計數器9的輸出值保持不變，放大器4的增益也不變，被測信號幅度保持穩定。若因某個因素，低能峰3往高能方向漂移，則上道計數大於下道計數。由於上道計數是經分頻器7-1送至可逆計數器9的加計數端(CPu)，下道計數是經分頻器7-2送至可逆計數器的減計數端，從而使可逆計數器8的輸出值增大，通過改變數控電阻網絡的阻值，使放大器4的放大倍數減小，將低能峰3拉回，使之保持穩定。反之，若低能峰3往低能方向漂移，則下道計數大於上道計數，可逆計數器9的輸出值減小，使放大器4的放大倍數增大，使譜峰保持不變。
分頻器7-1和7-2的作用是減少統計漲落的影響。
鎖存器10的作用是存放一個採樣周期後可逆計數器9輸出的差值計數，並以此控制放大器4的增益。一個採樣周期的時間由下道脈衝幅度分析器6的計數多少來決定，即定數控制採樣周期，這樣，可以避免當參考峰較強時產生溢出錯誤。當下道計數足夠多時，分頻器7-3輸出一脈衝至鎖存器10的三態輸入控制端(ST端)，開啟三態門，將差值計數鎖存並送去控制放大器4的增益，同時給分頻器清零，開始下一周期的工作。
利用PC-1500袖珍計算機12，通過接口電路11，可以隨時監測上、下兩道計數的變化情況，並可以列印輸出。
本發明已用於成都地質學院研製成功的CD-3型微機化攜帶式伽瑪能譜儀中。室內試驗及在山東、河南、新疆、四川等地的野外試驗表明，當環境溫度發生變化時，儀器性能穩定，穩譜效果良好。
權利要求
1.一種利用天然譜峰、數控可變增益放大器、自動穩譜電路、接口電路和袖珍計算機組成的數字穩譜裝置。
2.根據權力要求1所述的天然譜峰，特徵是野外天然γ譜線的低能峰。
3.根據權力要求1、2所述的數字穩譜裝置，特徵是用於地面能譜儀中。
4.根據權力要求1所述的自動穩譜電路，特徵是兩個單道脈衝幅度分析器，三個分頻器，一個可逆計數器和一個鎖存器。
5.根據權力要求1、2、4所述的數字穩譜裝置，特徵是上、下兩道分別位於低能峰的兩翼。
6.根據權力要求1、4、5所述的數字穩譜裝置，特徵是上、下兩道計數分別經過分頻後輸入可逆計數器中。
7.根據權力要求4、6所述的數字穩譜裝置，特徵是可逆計數器輸出的數位訊號經過鎖存器後控制數控可變增益放大器的增益，達到穩譜目的。
8.根據權力要求1、4所述的數字穩譜裝置，特徵是用PC-1500袖珍計算機通過接口電路隨時監視上、下兩道計數的變化。
全文摘要
本發明提供了一種新的適用於地面γ能譜儀使用的數位化自動穩譜裝置，其主要特徵是採用野外天然γ譜線中100KeV附近的低能峰作為參考峰，通過自穩電路控制放大器的增益，從而實現儀器的穩定。自穩裝置包括數控可變增益放大器、分析器、分頻器、可逆計數器、鎖存器、接口電路和PC-1500袖珍計算機，其特點是不用放射源，可以降低儀器本底，充分利用低能信息，提高儀器靈敏度，消除操作人員對儀器的恐懼感。
文檔編號G01T1/17GK1045186SQ8910586
公開日1990年9月5日 申請日期1989年2月22日 優先權日1989年2月22日
發明者賈文懿, 葛君偉, 唐紅 申請人:成都地質學院