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第1章 核辐射探测器知识1

1.1 计数器1

1.1.1 气体电离探测器1

1.1.2 多丝室和漂移室1

1.1.3 半导体探测器2

1.1.4 闪烁计数器2

1.1.5 切伦科夫计数器2

1.2 径迹室3

1.2.1 核乳胶3

1.2.2 云室和泡室3

1.2.3 火花室和流光室3

1.2.4 固体径迹探测器3

1.3 气体探测器3

1.3.1 电离室4

1.3.2 正比计数器5

1.3.3 盖革计数器5

1.4 闪烁体探测器8

1.4.1 闪烁体9

1.4.2 光电倍增管9

1.5 半导体探测器10

1.5.1 结型探测器10

1.5.2 面垒型探测器10

1.5.3 锂漂移型探测器11

1.5.4 X射线探测器11

1.5.5 切伦科夫探测器18

第2章 常用信号的模拟23

2.1 正弦信号的模拟23

2.2 负指数信号模拟25

2.3 双指数信号的模拟27

2.4 重叠脉冲的模拟28

2.5 平头脉冲的模拟29

2.6 噪声的模拟29

第3章 信号处理电路的数值分析与数字模拟32

3.1 C-R微分成形电路的分析与模拟32

3.2 R-C积分成形电路的分析与模拟37

3.3 极零相消电路的分析与模拟40

3.4 负指数信号的计算机模拟42

3.4.1 标准负指数信号时域内数字成形处理的模拟42

3.4.2 标准负指数信号数字C-R微分成形42

3.4.3 标准负指数信号数字极零相消成形43

3.5 核脉冲信号放大电路的数值模拟44

3.5.1 反相运算放大电路模型44

3.5.2 同相运算放大电路模型46

3.5.3 两种改进电路的滤波效果的对比研究47

3.6 S-K电路的分析与模拟48

3.6.1 S-K滤波器介绍49

3.6.2 S-K滤波器的数值分析与数字实现49

3.6.3 数字S-K滤波器在信号处理上的应用研究51

3.7 C-R电路和R-C电路频率特性分析56

3.7.1 C-R电路频率特性分析56

3.7.2 C-R电路波特图57

3.7.3 R-C电路频率特性分析58

3.7.4 R-C电路波特图58

第4章 数字脉冲成形的分析与模拟60

4.1 数字脉冲成形的发展60

4.2 数字脉冲成形的理论61

4.2.1 核脉冲与梯形（三角形）脉冲的数学描述62

4.2.2 梯形（三角形）成形的函数卷积法63

4.3 梯形（三角形）成形的模型建立67

4.4 梯形（三角形）脉冲成形的仿真68

4.5 梯形（三角形）成形的问题与改进70

4.5.1 输入信号与成形时间70

4.5.2 重叠脉冲的分离72

4.5.3 单脉冲成形方法的实现73

4.5.4 连续脉冲信号成形的讨论73

4.6 基于z变换的梯形成形75

4.6.1 梯形成形算法75

4.6.2 算法收敛性77

4.6.3 噪声抑制78

4.6.4 实测脉冲测试80

第5章 核谱数据处理方法82

5.1 最小二乘拟合法平滑82

5.2 S-K平滑处理84

5.3 卡尔曼平滑方法85

5.3.1 应用介绍85

5.3.2 卡尔曼滤波原理86

5.3.3 卡尔曼滤波的自适应处理91

5.3.4 卡尔曼滤波的数学模型的建立和优化93

5.3.5 数字基线处理99

5.4 小波平滑101

5.4.1 小波分析在核能谱数据平滑中的应用101

5.5 核信号的FIR数字滤波模拟计算103

5.5.1 FIR滤波器的设计104

5.5.2 最小二乘FIR滤波器的实现105

5.6 几种平滑方式的对比分析108

第6章 虚拟核仪器设计112

6.1 随机信号112

6.1.1 均值分布112

6.1.2 正态分布114

6.1.3 负指数分布114

6.2 连续脉冲信号的数字模拟118

6.2.1 高分辨率连续信号的数字模拟118

6.2.2 分辨率可调节连续信号的数字模拟方法Ⅰ119

6.2.3 分辨率可调节连续信号的数字模拟方法Ⅱ120

6.3 基于数字存储示波器的DPP设计121

6.4 双通道数字成形的计算机模拟123

第7章 数字化核仪器系统的构建与测试实验125

7.1 核仪器数字化发展历程125

7.2 影响核仪器性能指标的主要因素125

7.2.1 探测器的固有分辨率126

7.2.2 弹道亏损126

7.2.3 脉冲堆积127

7.2.4 噪声128

7.3 核仪器系统硬件电路设计128

7.3.1 主放大电路设计129

7.3.2 高速ADC电路设计131

7.3.3 FPGA电路设计134

7.3.4 接口电路设计140

7.4 谱数据处理和分析软件应用144

7.4.1 谱数据处理技术组成145

7.4.2 自动寻峰145

7.4.3 能量刻度及特征X射线谱峰识别145

7.4.4 谱线光滑147

7.4.5 峰面积的计算148

7.4.6 确定工作曲线148

7.4.7 模式识别的应用149

7.5 测量系统软件设计151

7.5.1 测试模块设计152

7.5.2 分析样品模块的设计153

7.5.3 标定测量模块的设计154

7.5.4 长稳测量模块设计155

7.5.5 监控测量模块设计156

7.5.6 参数设置模块设计156

7.5.7 数据管理模块的设计159

7.6 性能测试与样品分析160

7.6.1 核脉冲信号实时采集与数字成形的测试160

7.6.2 标准核素能谱的测试162

7.6.3 实际样品的分析实验166

7.6.4 补充实验169

附录 测量系统介绍171

参考文献175