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极零相消电路.ppt

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第二章 能谱测量系统信号处理,能谱测量中能量分辨,,噪声分析和滤波,信号成形,,,,能谱测量中能量分辨,,,一、能谱曲线和能量分辨,粒子能量E ∝ 探测器电荷Q ∝ 前放输出电压V 积分型前置放大器将使其输出信号幅度正比于辐射核子在探测器中沉积的能量,因此测量其被线性放大后信号的幅度就可以确定入射粒子沉积的能量,从而可以获知入射粒子的能量。 由于电荷量由统计涨落,必须测量大量信号,统计出这些信号按幅度分布曲线,这就是幅度谱。,第二章 能谱测量系统信号处理,能谱测量中能量分辨,,,一、能谱曲线和能量分辨,,,幅度谱,理想情况下:,实际测量:由峰位确定粒子能量;由分布的宽度确定测量误差。,第二章 能谱测量系统信号处理,能谱测量中能量分辨,,,一、能谱曲线和能量分辨,,能谱线的宽窄是衡量探测器系统和电子学系统对相邻很近谱线的分辨能力。分辨率的定义为:,,,第二章 能谱测量系统信号处理,探测器的固有分辨:正如上一章所讨论的,这是电离或激发过程统计涨落造成的,设其产生能谱曲线的对应方差为sD 。噪声引起的谱线展宽:电子学噪声会造成电路中一些重要节点的电平随机涨落,而叠加在信号上,从而造成信号幅度的随机涨落,加宽了能谱曲线。电子学噪声平均值为0,概率分布服从高斯分布,它对能谱线展宽的方差贡献为sn 。,能谱测量中能量分辨,,,二、影响能谱仪能量分辨的几个因素,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,堆积和基线涨落:由于探测器产生的信号在时间上是随机的,而输出信号一般均形成一定宽度和一定形状的脉冲,因而有可能出现二个信号叠加在一起的情况,这种情况称为堆积,它将使测量造成误差。 信号经成形后往往存在很长后沿,尽管每个信号中某一时刻产生的后沿很小,但是很多信号在该时刻叠加结果会形成一定大小的量,叠加在信号的基线上,由于信号间的间隔随机变化,因而形成信号的基线会随机涨落,而每个信号都是叠加在以前信号产生的基线之上,这样也会使信号幅度产生涨落。我们也可以近似认为这种涨落服从高斯分布,它对谱线展开的方差贡献为 sp 。,能谱测量中能量分辨,,,二、影响能谱仪能量分辨的几个因素,,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,径迹亏损(弹道亏损):探测器电流脉冲并不是理想冲击信号,存在着一定宽度和一定形状,而电子学系统中成形电路对于信号响应受到信号宽度和形状的影响,造成输出信号幅度变化,而电流信号的宽度和形状在某些探测器中往往亦是随机变化的,因而也会引起谱线展宽,能谱测量中能量分辨,,,二、影响能谱仪能量分辨的几个因素,,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,只有在 时 可以计算得到:,能谱测量中能量分辨,,,径迹亏损(弹道亏损),,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,,,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,可见,为了减少弹道亏损,ti 较大。 弹道亏损引起的谱线展宽为sb,上述四种因素在不同系统和不同条件下对能量分辨的影响主次不一样,需要具体分析。这四者可以认为是互相独立的。假定它们均服从高斯分布,那么最终输出幅度的涨落方差可以表述为:而,,能谱测量中能量分辨,,,二、影响能谱仪能量分辨的几个因素(总结),,,,,,,,,(2-1-9)(2-1-10),第二章 能谱测量系统信号处理,1.噪声:是围绕某基线电平的随即电平涨落。平均值为零,因此用平均值无法反映噪声大小,一般用均方值可以表征噪声的强度 定义:噪声的均方值应为噪声(电压或电流)在单位电阻(即1Ω电阻)上产生的平均功率。噪声的平均功率可以分解为各频率分量之和。即S(w)称为噪声的功率谱密度函数,它是数学频率域内的噪声在某频率分量内产生的平均功率,单位为[瓦/赫兹], s(w)称为单边噪声功率谱密度函数,是物理频率域内,相对于角频率的功率谱密度函数,单位为[瓦/(弧度/秒)]。,,,一、噪声分析,,,,,,,,,噪声分析和滤波,,第二章 能谱测量系统信号处理,设h(t)为一线性系统的冲击响应,h(t)的付里叶变换H(w) 为该系统的频率响应函数。 设输入端噪声均方值为 ,它的功率谱密度为 ,通过线性系统后其输出端噪声的功率谱密度为所以输出噪声均方值为,噪声通过线性系统之后强度会发生变化,可用下述方法计算:,,,一、噪声分析,,,,,,,,噪声分析和滤波,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,2. 电子器件的噪声的分类,,,一、噪声分析,,,,,,,,,热噪声 散粒噪声 低频噪声,噪声分析和滤波,,,,,,,,第二章 能谱测量系统信号处理,由于载流子的随机热运动引起的,热噪声在存在于所有的器件中。 时域:可表示为幅度和时间都是随机分布的双向电流脉冲序列。 频域:白噪声(fh 1012 Hz)若器件的电阻为R,其热噪声的电流功率谱密度为:其中k为玻尔兹曼常数,T 为绝对温
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