GB T 4833-1997 多道脉冲幅度分析器 主要性能、技术要求和测试方法.pdf
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1、ICS 27.120.99 F 81 GB 中华人民共和国国家标准GB/T 4833-1997 eqv IEC 1342: 1995 多道脉冲幅度分析器主要性能、技术要求和测试方法Multichannel pulse height analyzers一Main characteristics, technical requirements and test methods 1997 -10-14发布1998- 04 -01实施国家技术监督局发布GB/T 4833-1997 目次前言. . . . . . . JI IEC前言. . N 引言. . . . . . . . . . . . . .
2、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v 1 范围. . . . 2 引用标准3 定义. 4 符号和缩略语. . . . . 4 5 主要性能和技术要求6 测试总要求67 测试方法. 8 7.1 最小和最大可测信号脉冲幅度87.2 道宽(变换系数. . 10 7.3 零点. . . . . . 12 7.4 积分非线性. . 7.5 微分非线性147.6 道轮廓的非矩形系数(选测.16 7.7 死时间. 17 7.8 最高可测脉冲频率.187.9 死时间计数损失的校正误差(选测). . . 18 7.10 系统通过能力(选测) 附
3、图. . . . . . . . . . . . . . . . 20 附录A(提示的附录)多道脉冲幅度分析器的性能参数和技术指标一一多道分析器技术要求选择指南. .i. . 24 附录B(提示的附录)峰位(模态道)的计算. . . . . . . 25 附录C(提示的附录)测量局部微分非线性的补充方法. . . . . . . . . . . . 26 附录D(提示的附录)微分非线性的快速检测法. . . . . 27 附录E(提示的附录)平均死时间辅助测试方法. . . 28 附录F(提示的附录)本标准与IEC1342的关系. . . . . 28 GB/T 4833 -1997 前主口本
4、标准是对GB4833一89(多道幅度分析器测试方法的修订。本标准等效采用IEC1342: 1995(Nuclear instrumentation-Multichannel pulse height analyzers Main characteristics , technical requirements and test methods) (1时.NRF远小于1.趋于0。2)因道边界涨落使得道宽呈泊松分布,平均值为H;在此种情况下,各道计数的极差应是3.;育,因此Nl;-N2i的极差为312育。在这种情况下.NRF为3左右。一般认为,NRF小于1时道轮廓是足够好的,有相当宽的平顶。这说明
5、道边界涨落的范围不太大,亦即多道分析器本身的噪声比较小,固有幅度分辨率比较高(如果道宽也足够小)。1. l 死时间死时间测量适用于直接对主存储器进行存取的系统,该系统在ADC后没有数据缓冲器,也没有任何反随机电路和堆积判弃电路。7.7.1 对应给定脉冲幅度的死时间1.7.1.1 测试设备za)一个具有下列性能的双脉冲产生器:-一脉冲幅度必须可从Amin调节到Am叫a阻x一一脉冲幅度的设定误差应足够小,不致影响被测的参数;-一脉冲间的延迟时间应从0.7tdm由巾恤mm宫n】最大死时间;假如多道分析器有固定的死时间,tdm阳皿m和td阳ma阻x即等于这个死时!间同;-一延迟时间的设定误差应足够小,
6、不致影响死时间测量的误差;一一输出脉冲的时间参数要满足多道分析器说明书的要求;一一脉冲重复频率应可调节到0.01!max(!max为制造商给出的最大输入脉冲频率)。7.7. 1. 2 测试准备图9a的a)给出了测试设备的框图。双脉冲信号产生器的输出由一根合适的同轴电缆连接到多道分析器输入,其长度应不影响测量结果。也允许使用两个同步触发的信号产生器,通过一个线性混合器与多道分析器连接,见图9a的b)。7.7. 1. 3 测试程序将多道分析器置于全工作范围的脉冲幅度分析方式。假如在多道分析器的技术文件中没有指定信号应记入的道址,则调节信号产生器第一个输出脉冲幅度,使其为(0.10. 2)Amax并
7、记录在mc道。信号产生器的第二个(延迟的)输出脉冲幅度可在Amin到Amax之间任意设定。从零起平滑地增加第二个脉冲的延迟时间,确定第二个脉冲开始被记录的最短延迟时间Td1co然后,调节第一个脉冲幅度,使其为(0.80. 9)Amax记录在叫道。第二个(延迟的)脉冲幅度可以如上任意设定。从零起平滑地增加第二个脉冲的延迟时间,确定第二个脉冲开始记录的最短延迟时间T d1ko 注z各脉冲对之间的时间间隔至少是脉冲对内两脉冲间延迟时间的10倍。7.1.1.4 测量数据处理按被测多道分析器说明书规定的公式对道数矶和mk计算出相应的死时间(这里要把输入信号的上升时间计算在内)0 Td1c和Td1k的测量
8、值不应超过上述计算值。7.7.2 平均死时间1)7.7.2.1 测试设备a)一台精密脉冲产生器(见7.1.1a); b)一个带NaI(Tl)晶体(近似尺寸为如OX50mm)的闪烁探头,输出信号的持续时间不应超过1问(脉冲越短,测量就越准确); 采用说明21) IEC 1342测量的是百分死时间(7.7.日,其数值因信号计数率而变。本标准改为测平均死时间。17 c)一个山Cs源pd)台定标器;e)一台线性?昆合器(见7.1.1.c)。图9b给出了测试设备连接的框图。7.7.2.2 测试程序G/T 4833-1997 将多道分析器置于全工作范围的脉冲幅度分析方式,137CS源放在某一距离处,使多道
9、分析器的相对平均死时间约为50%。调节精密脉冲产生器的输出,其频率通常应远低于闪烁探头的输出计数率,例如,约100S-I,其相应的峰位则位于多道分析器量程的3/4附近。调节来自闪烁探头的信号幅度使全能峰位于多道分析器工作范围的中点附近。将存储器和定标器清零。同时(同步)起动多道分析器和定标器,开始测量并计时。经过足够长的测量时间以后,同时停止多道分析器和定标器。7.7.2.3 测量数据处理确定多道分析器记录的精密脉冲产生器输出脉冲的峰面积Np和各道总计数2,N,确定定标器记录的产生器脉冲的总计数Nt以及测量时间TR。平均死时间L由式(28)确定:(Nt - Np) ;TR ( 28 ) td二
10、NtX 2,N 仅用辐射源信号测量平均死时间的辅助方法见附录E(提示的附录)。7.8 最高可测脉冲频率本项测试用周期脉冲作为输入信号,测量多道分析器的最高可测脉冲频率。7.8.1 测试设备a)一台精密脉冲产生器(同7.1.1川,多道分析器制造商应规定所需的脉冲持续时间pb)一个数字电压表,可监测相当于1/10道宽的电压值变化。7.8.2 测试准备图10给出了测试设备的框图。7. 8. 3 测试程序将精密脉冲产生器的输出端与多道分析器的输入端相连接。假如制造商未作规定,其脉冲频率取0.01 1m幅度取0.9Amax,记录峰位(模态道)矶。精密脉冲产生器脉冲幅度的参考电压保持不变,频率增加到frn
11、ax 0记录新的峰位句。将脉冲幅度改变到0.1Amaxo确定在0.0旧1/,儿max时的峰位m叽k和在f儿m7.8.4 测量数据处理对于量程的高端和低端,在最高脉冲频率处的峰位漂移mmpi =士Imi-m;1. ( 29 ) m阱=士Imk-m I 上述峰位漂移不应超过相应说明书的规定值。7. 9 苑时间计数损失的校正误差(选测)1)7.9.1 测试设备a)探测器和放大器(由制造商规定); b)控制和处理装置,它提供信息处理、时间设置和多道分析器控制等功能;. ( 30 ) c)放射性核素源(一个或多个源),通过探测器和放大器,在多道分析器的输入端提供脉冲率相当1)此项测量用于带死时间自动校正
12、功能的多道分析器。18 于fmax的信号;d)定标器。GB/T 4833-1997 本项测量所用仪器的详细信息应在多道分析器的技术文件中给出。7.9.2 测试准备图11给出了测试设备的框图。多道分析器工作于最小道宽,放射性核素源放在距探测器的合适距离处,使放大器的输出脉冲率接近fmax并使最大脉冲幅度在多道分析器的工作范围内。在定标器之前,配置一个颤别阔可调(调至与多道分析器的下阔相同)的瓢别器,使定标器只接受超过多道分析器下阔的脉冲。7.9.3 测试程序用控制装置使多道分析器和定标器以实时间方式获取脉冲信号。测量时间要选得合适,避免多道分析器和定标器溢出。完成测量后,处理器将多道分析器所有道
13、的累积脉冲加起来,得到总计数Na。定标器测得的值为Nn。7.9.4 测量数据处理对于给定输入的脉冲信号,死时间计数损失的校正误差(CE)d由式(31)确定:(CUgd=lNn手N.l100%. ( 31 ) 死时间校正误差的测量值不得超过有关说明书的规定值。建议选取不同的输入信号脉冲率,分别测定死时间校正误差。7.10 系统通过能力(选测)多道分析器的系统通过能力是其计数效率的一种量度。用它可评估多道分析器(或带多道分析器的系统)用于高计数率测量的可能性。本测试方法确定,系统通过能力是存储脉冲率与输入脉冲率之比为90%时的输入脉冲率。测量期间,调节信号的峰位使其在工作范围的50%处,峰的形状随
14、计数率的轻微畸变可以忽略。将存放在存储器中的峰内脉冲总计数除以测量实时间,可以计算存储脉冲率。多道分析器的输入脉冲率由信号产生器确定。测试报告应指出系统的哪些单元受到了测试,对于多道分析器本身,系统通过能力将与死时间(见7.7)有关。7.10.1 测试设备与7.8.1相同。7.10.2 测试准备与7.8.2相同。7.10.3 测试程序将脉冲产生器的输出端与多道分析器输入端相连接。将脉冲幅度调到近于0.5Amax。调节脉冲产生器输出信号的频率,使多道分析器的输入脉冲率达到产品说明书给定的、对应系统通过能力的最高脉冲率fth.测定信号峰内的总计数,并计算存储脉冲率以及存储脉冲率与输入脉冲率之比。当
15、存储脉冲率与输入脉冲率之比大于(或小于)90%时,以0.05fth为步长,增高(或降低)输入脉冲率,测定存储脉冲率并计算存储脉冲率与输入脉冲率之比。直到存储脉冲率与输入脉冲率之比小于(或大于)90%为止。7.10.4 测量数据处理从上述测量数据中,选取存储脉冲率与输入脉冲率之比分别大于和小于90%的两个相邻数据,然后求出存储脉冲率与输入脉冲率之比等于90%时所对应的输入脉冲率,这就是系统通过能力。19 GB/T 4833-1997 附图1一精密脉冲产生器,2一噪声产生器;3一线性混合器,4一被测多道分析器,5一率表图1测量多道分析器的最小可测脉冲幅度和最大可测脉冲幅度的方框图1一精密脉冲产生器
16、,2一噪声产生器;3一线性混合器;4 被测多道分析器,5一-打印机图2测量多道分析器的道宽、零点和积分非线性的方框图m 1对应于零偏置和零点为零的幅度响应拟合直线(理想幅度响应), 2一对应于零偏置和零点为a。的幅度响应拟合直线s3一对应于偏置为ad和零点为a。的幅度响应拟合直线,截距a=ao十a饵图3零点、偏置和幅度拟合直线20 A N N 、GB/T 4833-1997 A A十A-A 图4测试局部微分非线性的滑移脉冲幅度随时间变化图图5a多道分析器金量程微分非线性测试框图脉冲直流图5b多道分析器局部微分非线性测试框图(当滑移脉冲产生器不能将直流电压叠加到斜坡上时)图5c多道分析器局部微分
17、非线性测试框图(当直流电压可以叠加J1J滑移脉冲产生器的斜坡上时)1 滑移脉冲产生器;2一被测多道分析器;3打印机;4一可调直流电源p5一线性、属合器;6一线性门图5多道分析器微分非线性测试设备框图mL mh 图6用于确定微分非线性的谱形状m 21 E(m) (NL) 0 N N 22 GB/T 4833-1997 mL E(m)max 图7测量积分非线性时的误差函数E(m)8 /.r l-13Cs放射源;2一闲烁计数探头,3一放大器刊偏置放大器g5一被测多道分析器而一高压电源图8a多道分析器微分非线性测量方框图mL 图8b变化平缓的谱段及其拟合曲线图8测试多道分析器微分非线性的闪烁计数法m
18、NF(i) m mb GB/T 4833-1997 a) 1 双脉冲产生器;2被测多道分析器;3一打印机b) 1和2一脉冲产生器(同步触发);3线性混合器;4被测多道分析器;5一打印机图9a主要方法8 1_131CS放射源;2一高压电源;3一闪烁探头;4一线性混合器;5 被测多道分析器;6一精密脉冲产生器;7定标器图9b辅助方法图9测量死时间的框图l一精密脉冲产生器;2一数字电压表;3一被测多道分析器图10测试最高可测脉冲频率的框图8 1 放射源;2二探测器;3一前置放大器和放大器;4被测的多道分析器;5一控制和处理装置而定标器图11测试死时间校正误差的框图23 GB/T 4833-1997
19、附录A提示的附录)多遭脉冲幅度分析器的性能参数和技术指标一一多道分析器技术要求选择指南本附录帮助用户为实际应用选择合适的多道分析器。表Al给出了多道分析器最少但能满足要求的性能参数和技术指标,用这些参数和指标可将多道分析器按使用要求分成四类。当选用的多道分析器的技术性能明显优于表Al中某类的指标时,用户应考虑这样做所造成的费用增加。表Al中标志+为必须要求和需要说明的参数;(+)为希望给定和需要说明的参数;一为不要求的参数。序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 24 表Al技术性能1)多道分析器的分类特性参数1 2 3 4 研究实验室用一般使用携带式
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