SDM2000半导体个人剂量计探测器实验测量电路的研制

SDM2000半导体个人剂量计探测器实验测量电路的研制

一、SDM2000半导体个人剂量仪探测器实验及测量电路研制(论文文献综述)

王迪[1](2021)在《便携式辐射探测仪的设计与实现》文中研究指明在核电场日常巡检以及设备维修时,通常需要操作人员携带可探测辐射剂量的便携式设备在现场工作。我国在辐射探测领域使用的内置探测器往往不能同时保证宽测量范围和低剂量时的测量精度,针对此问题,提出采用双GM计数管和塑料闪烁体+光电倍增管的辐射探测器的方案来设计探测仪,从而有效解决了量程和精度不足的问题。核电站设备检修时大型环境辐射监测设备无法随身携带,小型个人剂量设备剂量率上限范围不足,整体精度较低,本方案设计的适用于专业人员随身携带的便携式辐射探测仪器,既可以实时监测到环境范围内区域辐射剂量率,又可以对所检设备表面污染物进行检测。本文通过对不同种类辐射射线测量原理分析,筛选出适用不同射线类型的探测器。根据所选的探测器的物理及电气特性分别设计相应的信号调理电路和甄别电路,对采集到的脉冲信号进行处理,并在相应配套功能模块电路中加强对EMI保护设计,在尽量减少噪声干扰的条件下达到计数脉冲的目的。在逻辑方面,通过对均值计数算法模式的改进,设计平滑均值计数算法,在减少均值跳变的情形下对采样值进行判断并剔除无效值。采用Modbus协议设计RS485通信传输,协议内容规定数据格式并提供CRC校验,保证数据传输的稳定性。利用STM32F405RGT6作为主控制器,在定时器计数的同时控制主机与探头数据的收发、OLED屏显示以及主机与终端服务器进行WIFI传输通信的功能。通过搭建辐照源测试系统进行验证,得到探测仪采集到的辐射剂量率,通过与真值的比较,精确度和可探测的剂量率范围均得到提升,满足现场测量需求。对所得的测量数值通过上位机接收并进行匹配验证,证明了该传输过程的稳健可靠。

袁雪岚[2](2020)在《智能化个人辐射剂量仪的研制》文中指出目前,中国作为核能和核技术应用大国,核事业持续发展,广泛应用于军事、医疗、教育、科学和能源等领域,已形成一套完备的核工业体系,极大地促进了我国经济的高质量发展。在开发和利用核能的同时,我国的核安全也迎来了巨大挑战。当面对放射源丢失、放射性废物污染环境等核辐射事故时,放射性核素通常会通过内外两种照射方式使人类暴露于辐射下,危害个人安全,甚至是公众安全。随着核技术在各行各业广泛的应用,人们越来越多地认识辐射安全监测的重要性,国内外研究人员都在开展了个人辐射剂量仪相关的研发工作,相关产品不断更新推出。虽然近年来我国大力开展相关仪器的研制,但还是无法满足日益增长的市场需求,并且从工作性能和外观设计的角度出发,国内仪器与进口产品仍然有一定差距,但进口产品又普遍存在着订购时间长、价格高昂且维护复杂等问题。鉴于此,本文研制了一款便携式、低功耗、智能化的个人辐射剂量仪,该仪器由低功耗辐射剂量测量模组和智能化测量应用程序(APP)组成,主要研究内容和结果如下:(1)根据国家质量监督检验检疫总局制定的GB 18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准对本文智能化个人辐射剂量仪进行核心功能定位,完成探测器与相关元器件的选型,明确了剂量仪相关的理论基础与性能指标,并进行了剂量仪剂量率误差、角度响应与温度响应等相关性能测试。(2)采用数字化设计,集成了核脉冲采集与处理技术、无线蓝牙通信技术以及单片机低功耗设计技术等开发低功耗辐射剂量测量模组。本文采用Cs I(Tl)闪烁体与Si PM构建了超小型闪烁体探测器;设计了由低噪声前置放大器、主信号放大电路和脉冲成形电路组成的信号调理模块;完成了由低噪声低压电源、探测器偏置高压电源和基准电源组成的电源管理模块的设计。测试表明,电源管理各模块输出电压稳定且噪声纹波小于5m V;信号调理电路输出信号信噪比可达27.2 d B。(3)本文以低功耗MSP430单片机为核心控制器,利用Code Composer Studio 6.2.0集成开发环境,采用C语言设计了嵌入式低功耗测量程序和设计了快速响应窗口均值脉冲计数平滑算法。测试表明,单片机各模块程序工作稳定可靠且可低功耗运行;该平滑算法具有较好的平滑效果,可减小统计涨落造成的测量误差,并能对环境中的辐射突变做出快速响应。(4)开发了与辐射剂量测量模组配套使用的Android APP。本文利用Android Studio开发平台,使用JAVA语言进行了APP的界面设计与功能开发。APP界面简洁、交互友好、操作简便;实现了账户的登录注册、无线蓝牙通信连接、辐射剂量实时测量与显示、超阈值报警和数据管理分析等功能。本文主要的创新点总结如下:(1)本文研制了一款低功耗辐射剂量测量模组,小巧美观,无需外接电池,支持Android手机Type-C接口热插拔,同时利用OTG反向充电功能实现即插即用。(2)本文开发了一款个人辐射剂量仪的APP程序,通过简便且智能化地操作APP可实现辐射剂量的实时测量与显示、无线通信连接、超阈值报警和数据管理分析等功能。(3)本文设计了一种具有较好平滑效果的快速响应窗口均值脉冲计数平滑算法,不仅能够确保测量数据与真值之间足够小的相对误差,也能对环境中的辐射突变做出快速响应。

魏宇航[3](2020)在《载人航天小型辐射剂量计研制》文中指出空间辐射环境不仅会对在轨航天器造成危害,此外还会对航天员的身体健康甚至是生命造成威胁。随着航天事业的发展,载人航天任务逐渐增多,为航天员的健康提供保障的需求日益迫切,因此研制小型便携的辐射剂量计实时监测剂量是十分必要的。本文利用塑料闪烁体、Si PM和FPGA设计了一款新型的小型航天员个人辐射剂量计。此剂量计具有对多种辐射粒子敏感、体积小的优点,且相比半导体辐射探测器性能更加稳定且更耐辐照,同时使用FPGA有效地简化了外围电路。本文的主要研究内容包括:首先,对探测器的探头进行设计,采用具有良好光收集效率、探头尺寸与反射层的方案。在塑料闪烁体的中子与γ射线能量响应进行GEANT4模拟的基础上,确定研制方案;对前置运算放大电路的稳定性与滤波电路等进行理论分析与仿真,完成了放大整型电路的设计。前置运算放大电路的噪声理论估算值为2.89m V,实际测试中放大整形电路输出端噪声电压幅度小于3m V与理论估计相符合。其次,设计了剂量计的采样模块、数据处理模块、显示模块并编写数据处理的算法程序。硬件系统主要由Avalon数据总线、SDRAM控制器、PIO接口、EPCS控制器、AD转换控制器、LCD控制器等组成。通过程序设计实现了寻峰、双端时间符合、积分长度确定、能谱计算、双端能量合并、能量定标等功能。再次,本论文通过对辐射剂量计的数据传输系统的设计,实现了辐射探测数据通过千兆以太网传输到网络设备的功能。有效数据传输速率达到800Mbit/s;采用25MSPS采样率的ADC进行双端采样;使用FIFO缓存器实现了输入输数据位宽匹配与时钟匹配。最后,利用22Na与60Co放射源进行了实验调试与测试。使用补偿法降低了ADC的静态误差。通过仿真与实验对剂量计能谱响应的上限与下限进行了估计,得到对于伽马粒子能量的能谱响应上限为12.78Me V,下限为0.192Me V。同时利用非线性校正的方法得到中子能谱响应范围为1.52Me V-19.63Me V。进行单放射源与双放射源实验测试,得到累积的辐射剂量、粒子数与22Na射线能谱。

钟华强,骆志平,刘森林,张瑞焕,巫果平[4](2020)在《基于PIN光电二极管的个人辐射探测器研制》文中认为为使公众能自行探测所处环境的辐射水平,本文利用PIN光电二极管直接测量X/γ射线的原理研制了便携式环境辐射探测系统,该系统采用智能终端控制探测设备。其中,探测模块中设计了弱信号放大电路,控制和通信模块的设计基于无线微控制器。该环境辐射探测器具有低成本、低功耗、体积小、易使用、易组网等特点。经国防科技工业电离辐射一级计量站检定,探测器各项指标均符合国家剂量仪鉴定规程JJG 521—2006的要求。

刘妍秀[5](2018)在《便携式大体积塑料闪烁体X-γ剂量率仪的研制》文中研究说明核能作为重要的清洁能源已经逐渐成为解决能源危机的有效手段之一,各种射线在医学、农业、工业等国民生产的各个领域也有了广泛的应用。然而,射线在为人类造福的同时,也为人类和环境带来了潜在的安全隐患。因此,对环境中的辐射水平进行监测是利用射线过程中一项不可或缺的工作。空气中的X、γ射线剂量率作为衡量环境辐射水平的一个重要参数,对其进行监测有着十分重要的意义。便携式剂量率仪能够实时监测辐射剂量率,携带方便,操作简单,广泛应用于环境的辐射剂量监测。在本论文的设计中,研发了一款基于大体积塑料闪烁体的新型便携式X-γ剂量率仪,目标是提高测量精度与测量速度,使其既能测量环境的平均剂量率,也能够测量瞬时剂量率。剂量率仪的前端电子学电路是采用DDC112电流输入型模数转换芯片,利用芯片自有的双切换积分功能,对输入电流通过两个积分回路交替采样积分并数字化,从而实现对输入电流的连续测量;数据采集是由Arduino单片机平台来实现的,Arduino平台设置DDC112芯片工作参数,并从其采集测量数据,进行计算后发送给上位机显示;上位机采用具有人机交互的迪文DGUS触控显示屏,实现了实时查看当前剂量率和累计吸收剂量等数据,显示瞬时剂量率曲线,阈值设置及报警,显示时间、温湿度、GPS信息等功能。利用商用的第三方环境剂量率仪刻度,对本论文设计的样机进行了刻度实验,在光电倍增管加不同高压的条件下评估了仪器测量量程的上下限,测试了剂量率仪在常规测量模式和快速测量模式下的稳定性。实验表明本论文所设计的剂量率仪有很好的稳定性,同时测量精度也得到了保障,并可实现对剂量率的实时测量,在辐射防护领域有可能广泛的应用。

孙江桓[6](2017)在《空间辐射剂量仪PMOS传感器地面测试系统的设计与实现》文中研究指明随着国防科技的建设和国家空间科学的发展,航天工程的应用越来越被人们器重。各类航天器腾空而起,进入太空。但由于空间辐射环境的复杂性,导致航天器在运行过程中会出现器件损伤、材料性能改变、甚至是失效,此类效应被称之为电离辐射剂量效应。而测量该效应的仪器就是辐射剂量仪。辐射剂量仪对航天器所能遭受到的辐射剂量进行监测,可以为航天器的在轨故障诊断、在轨管理策略及寿命预估提供依据。辐射剂量仪的核心器件是PMOS传感器(又称PMOS剂量计)。辐射剂量仪利用PMOS传感器因受辐射而造成管脚电压漂移的特性进行工作,PMOS管脚偏移量与所遭受到的辐射剂量成正比。因此PMOS传感器在空间辐射效应中起着至关重要的作用。本课题主要是围绕“为筛选优质PMOS传感器而设计地面测试系统和利用地面测试系统筛选优质PMOS传感器”而展开的。本文主要内容包括:(1)对PMOS传感器国内外的研究现状及发展应用进行介绍;对PMOS传感器的结构特性、工作原理及制造工艺进行介绍;对PMOS传感器的工作模式和温度效应进行详细的分析;(2)对地面测试系统进行需求分析,提出了地面测试系统的功能和性能设计要求,并介绍了地面测试系统的系统架构;(3)详细设计并实现地面测试系统的电源模块和测试模块;(4)利用地面测试系统对PMOS传感器进行零温度系数点测试和定标测试,并通过对数据的分析计算,验证系统的设计指标是否符合设计要求;(5)地面测试系统的应用。利用地面测试系统对PMOS传感器进行筛选测试,进而筛选出优质的PMOS传感器,对试验结果不理想的PMOS器件进行淘汰处理,并对部分数据分析结果进行展示。PMOS传感器地面测试系统电路简单而功能强大,能耗低而可靠性高,能满足测试需求,为筛选优质航天用PMOS传感器具有至关重要的意义。目前该系统已经开始为风云系列卫星服役。

陈祥鹏[7](2016)在《基于光电二极管的核辐射探测仪器的研制》文中认为半导体探测器和闪烁体探测器是核辐射探测中两类主要的探测器,近年来光电二极管作为一种半导体探测器有着快速的发展,尤其是光电二极管与闪烁体组合的探测器凭借其体积小、量程宽、成本低的优势逐渐有了更广阔的应用前景。本课题的目的是实现基于光电二极管的两种辐射探测仪器的软硬件的研发,分别为医用X射线剂量仪和源车辐射监测仪,实现对X、γ射线的辐射检测。医用X射线机剂量仪的主要作用是检测医用X射线机曝光剂量、管电压、曝光时间等参数以确保辐射安全。仪器中光电二极管工作于光伏模式,两颗光电二极管输出两路直流电流信号经仪器电路中电流灵敏放大器放大为电压信号,电压信号通过程控增益放大、低通滤波、模数转换等模块进入MCU Atmega128处理后,将测量数据串口传输给上位机进行数据运算、显示和存储。源车辐射监测仪是放置于放射源运输车当中监测车内辐射剂量的仪器,其中光电二极管工作于光导模式,反向偏置电压为30V,输出电流脉冲信号由电荷灵敏放大器放大并转换成电压信号,再经过放大、滤波进入MCU片内比较器完成脉冲计数。本课题软件部分分为下位机程序和上位机程序部分。其中两种仪器下位机程序开发平台为基于C语言的ICC for AVR 7.0,实现对下位机各个电路模块的驱动和调用。医用X射线剂量仪上位机软件主要作用是数据的运算、显示和存储,分别采用VB6.0和C#.NET开发环境编写程序以满足不同应用场合的需要。本课题研制的医用X射线剂量仪能一次通过曝光检测管电压、曝光剂量、曝光时间等参数,经测试,管电压和剂量测量精度小于2%,管电压测量量程为40kV—150kV,曝光时间测量分辨力为0.5ms,仪器性能满足相关标准规范。源车辐射监测仪经过测试,γ射线剂量率测量量程达到0.1μGy/h—2mGy/h,能分辨出放射源在车内、放射源不在车内、放射源泄露这三种情况,满足了实际应用要求。

黄成刚[8](2016)在《高气压电离室防护剂量仪的研制》文中指出核能的利用给当前严峻的能源危机带来了新的曙光,放射性检测和治疗给人们的生活带来了极大的便利,核设施已成为我们生活中不可或缺的一部分。放射性检测设备的因此成为日常生活中的一个重要检测工具,为了提高核检测设备的准确性和稳定性以及使用仪器的方便性,本论文设计研制了一个基于高气压电离室为探测器的智能γ、х防护剂量仪。仪器采用高气压电离室为探测器,是一种低功耗、便携实用新型防护剂量仪。针对目前国内一些剂量仪精度低、功耗高、携带不方便等缺点以及大量使用国外进口仪器的弊端。论文首先研究了多种射线的基本原理以及测量方法,分析比较了各种主流探测器的优缺点,最终选定以高气压电离室为探测器。高气压电离室采用航空铝材一次成型加工,防止高气压氮气泄漏对电离室的灵敏度及能响造成影响,同时电离室收集极采用镀金工艺,避免电离室微小电流信号的衰减,提高测量的稳定性。在硬件方面,以STM32单片机为主控系统,基于对电离室探测器弱电流的采集设计了弱电流积分电路以及基于反馈式弱电流积分型的I-F变换电路,该电路先将弱电流信号转换成锯齿波的电压信号,再转变成频率信号,因此具有稳定性好和抗干扰能力强的优点,同时测量精度高、量程宽。围绕设备智能、低功耗、便携性等特点设计了高稳定、高效率的LDO电源电路,低功耗OLED显示电路,存储电路以及报警电路。在软件方面,使用KEIL MDK软件平台采用C语言编写STM32单片机程序,实现了仪器辐射剂量的智能测量、测量数据自动存储、危险剂量报警、电源管理、通讯设置等功能。测量软件中加入滑动滤波算法以及中值波算法,时测量数据更加稳定精准。加入控制算法,使用户无需繁杂的操作,设备自动完成本底的扣除,根据剂量大小自动选择测量程,危险剂量自动报警等功能,使设操作更加人性化。本防护剂量仪已完成所有功能的调试,功能完全满足设计需求,测量的准确性达到了国外同类产品的先进水平,目前正在进行外壳模具的加工生产,下一步即将推向市场,更好的为计量部门以及需要辐射剂量监护的环境服务。

杨建[9](2016)在《基于空腔电离理论的剂量测量系统研究》文中提出电离辐射广泛应用于农业育种、辐射加工、医学诊断和治疗、工业无损检测及核能等领域。人体在电离辐射环境中受辐照超过一定剂量,则会造成机体的损伤,损伤程度取决于电离辐射射线的类型、辐照剂量、照射条件以及机体对电离辐射的敏感度,因此辐射剂量的准确测量与否关系到放射治疗患者和从业人员的健康与安全。空腔电离室是辐射剂量学中应用最广、最重要的辐射测量传感器之一,通常用于X射线及?射线的剂量和强度的测量。空腔电离室原理基于空腔电离理论,即介质所吸收的辐射剂量可用介质中的气体空腔的电离量来度量。用空腔电离室测量吸收剂量,也是将空腔的电离量转换为介质的吸收剂量。然而实际应用中,如何利用空腔电离理论设计满足各种测量条件下的电离室,以及高精度高稳定度的微弱电流信号测量的剂量仪是剂量测量系统的两个关键技术。论文针对CT剂量指数和剂量面积乘积测量的技术难题,基于空腔电离理论应用蒙特卡罗模拟方法,探索了电离室在不同的结构及材料下的能量响应,在理论及模拟的指导下设计了CT电离室和剂量面积乘积电离室,成功解决了电离室测量中的能量响应问题,构建了多通道CT剂量测量系统和剂量面积乘积测量系统,论文成果具有重大的研究意义和实用价值。论文的主要研究内容有:(1)分别介绍Bragg-Gray理论、Spencer-Attix理论、Burlin模型及等效电子源理论等空腔电离理论及各种理论的适用范围,研究电离室的结构和工作原理。(2)应用蒙特卡罗方法模拟X射线在电离室中的输运过程,研究电离室结构及材料与能量响应的关系。(3)研制CT长杆电离室和剂量面积乘积电离室,对电离室的结构和构成材料进行研究,对模拟结果进行实验验证。(4)结合CT电离室及剂量面积乘积电离室研究微弱信号处理方法,探讨微弱电流测试中前置放大器的原理及工艺处理技术,分析微弱电流测量的噪声模型,提高微弱电流放大测量的准确度。(5)研制用于微弱电流检测的微弱电流信号源及用于电离室的小型高精度高压电源,为剂量仪的研制提供技术保障。(6)对CT电离室输出的微弱电流展开测量研究,构建多通道微弱电流精确测量系统。(7)对剂量面积乘积电离室输出的微弱电流进行测量研究,研制与诊断X射线机集成的剂量面积乘积仪。论文的主要研究成果与创新点如下:(1)应用蒙特卡罗模拟程序对不同室壁材料下电离室能量响应进行了仿真计算,为新型电离室的研制提供了参考设计数据。(2)研制了用于CT检测的新型CT长杆电离室,及用于诊断X射线测量的新型剂量面积乘积电离室,研制的电离室达到国外同等水平。(3)针对CT检测应用研制成功了多通道CT剂量仪,并取得了多通道CT剂量测量的发明专利及实用新型专利,研制的多通道CT剂量仪简化测量流程,为我国CT机质量控制提供了技术支撑。(4)成功研制了用于患者X射线诊断剂量面积乘积监测的剂量面积乘积仪,实现了与具有CANopen协议的诊断X射线机的集成,符合IEC60580-2003剂量面积乘积仪国际标准,可替代国外同类产品。

杨阳[10](2015)在《平面辐射剂量仪的探测及传输电路研究》文中进行了进一步梳理平面辐射剂量仪是常见的剂量验证工具之一,由二维探测器、探测及传输电路及计算机处理分析软件构成,用于对调强放疗计划进行剂量学验证,确保患者的生命安全和放射治疗的效果。论文对平面辐射剂量仪的探测及传输电路展开研究,并完成基于二维电离室矩阵探测器的剂量测量电路设计,实现二维剂量数据的连续采集和实时传输。论文主要对探测电路与传输电路进行设计研究。首先结合探测器特点与平面辐射剂量仪应用要求分析了探测与传输的性能需求,分别确定了探测电路及传输电路的设计指标。其次通过对常见微电流探测方法的比较及对辐射剂量传输方案的研究,提出了以DDC232为核心的数字探测方案和基于W5300的网络传输方案。围绕上述方案,以FPGA为核心控制平台设计并实现了探测与传输电路,其中探测电路采用两路并行、每路四片DDC232级联的结构实现256个探测点的同步采集,传输电路采用以W5300为核心的WIZ830MJ传输模块实现网络通信。最后采用模块化的设计思想利用Verilog语言编写了FPGA控制程序,实现了探测及传输电路的数字逻辑控制。从探测性能、传输性能及系统表现三方面对设计成果进行了测试,测试结果表明,探测电路独立线性度小于±0.2%,传输电路能够准确地完成测量电路与PC机的数据交换,长时间连续传输无丢帧现象,达到了预期指标:测量电路与二维电离室矩阵探测器级联后系统的线性度与重复性均符合IEC 60731标准规定,能够满足IMRT剂量验证要求。

二、SDM2000半导体个人剂量仪探测器实验及测量电路研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、SDM2000半导体个人剂量仪探测器实验及测量电路研制(论文提纲范文)

(1)便携式辐射探测仪的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文主要内容及章节安排
2 总体方案设计
    2.1 设计需求分析
    2.2 监测装置的主要技术指标
    2.3 整体方案设计
    2.4 本章小结
3 辐射探测基本原理
    3.1 核辐射基本理论与特征
        3.1.1 核辐射的产生
        3.1.2 辐射的类型特点
    3.2 辐射与物质的相互作用
        3.2.1 α粒子与物质的相互作用
        3.2.2 β粒子与物质的相互作用
        3.2.3 γ、X射线与物质的相互作用
    3.3 辐射探测的基本方法
    3.4 本章小结
4 硬件电路设计
    4.1 GM管探头的设计原理及电路实现
        4.1.1 气体探测器的原理分析
        4.1.2 GM计数管探测器的原理分析
        4.1.3 GM计数管探测器的硬件电路设计
    4.2 闪烁体探测器的原理分析
    4.3 闪烁体探测器的回路输出电路设计
        4.3.1 光电倍增管的分压回路设计
        4.3.2 分压器回路分配设计
    4.4 闪烁体探测器的输出信号调理电路设计
        4.4.1 探测器信号转换电路设计
        4.4.2 探测器信号放大电路设计
    4.5 脉冲甄别电路设计
    4.6 信号调理电路实验验证
    4.7 低噪声电源模块设计
        4.7.1 低噪声高压供电电源设计
        4.7.2 低噪声低压供电电源设计
    4.8 主控模块设计
    4.9 RS485 通信串口电路设计
    4.10 本章小结
5 MCU控制逻辑设计
    5.1 总体逻辑设计
    5.2 剂量率采集设计
        5.2.1 剂量率的探测效率优化设计
        5.2.2 辐射探测计数设计
    5.3 平滑计数算法逻辑设计
    5.4 RS485串口通信模块设计
        5.4.1 Modbus通信协议简介
        5.4.2 基于RS485总线的Modbus协议通信整体逻辑设计
        5.4.3 RS485总线传输的初始化配置逻辑设计
        5.4.4 读取数据逻辑设计
        5.4.5 CRC16校验逻辑设计
    5.5 阈值报警单元模块设计
    5.6 OLED显示单元模块设计
    5.7 WIFI模块设计
    5.8 本章小结
6 系统测试及功能验证
    6.1 实验系统平台的搭建
    6.2 探头标定实验
    6.3 发送数据完整性验证
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 研究工作总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

(2)智能化个人辐射剂量仪的研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容与章节安排
第2章 辐射剂量仪相关理论基础
    2.1 γ射线与物质的相互作用
    2.2 核辐射探测器相关性能指标
        2.2.1 分辨率
        2.2.2 探测效率
        2.2.3 线性响应
    2.3 辐射剂量测量
        2.3.1 数据处理
        2.3.2 统计误差
        2.3.3 剂量刻度
第3章 辐射剂量测量模组设计
    3.1 探测器设计
        3.1.1 SiPM
        3.1.2 CsI(Tl)闪烁体
        3.1.3 探测器信号读出电路
    3.2 信号调理模块的设计
        3.2.1 低噪声前置放大器
        3.2.2 主信号放大电路
        3.2.3 脉冲成形电路
    3.3 主控模块的设计
    3.4 蓝牙接口电路的设计
    3.5 电源管理模块的设计
        3.5.1 电源接口电路
        3.5.2 低噪声电源系统
        3.5.3 探测器偏置高压
        3.5.4 基准电源
    3.6 嵌入式测量程序设计
        3.6.1 低功耗程序设计
        3.6.2 数据处理程序设计
第4章 辐射剂量测量应用程序设计
    4.1 蓝牙通信接口
    4.2 数据存储
    4.3 人机交互
        4.3.1 用户注册、登录、忘记密码
        4.3.2 APP首页
        4.3.3 设备连接
        4.3.4 参数设置
        4.3.5 实时测量
第5章 测试与结果
    5.1 模拟电路性能测试
        5.1.1 探测器输出信号
        5.1.2 前置放大器输出信号
        5.1.3 主信号放大电路输出信号
        5.1.4 脉冲成形电路输出信号
    5.2 脉冲计数平滑算法效果测试
        5.2.1 稳定性测试
        5.2.2 响应速度测试
    5.3 剂量仪性能测试
        5.3.1 剂量率误差
        5.3.2 温度响应
        5.3.3 角度响应
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果

(3)载人航天小型辐射剂量计研制(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 课题的研究背景与意义
        1.1.2 国内外发展研究现状
    1.2 论文的研究工作与章节安排
第二章 辐射探测器原理
    2.1 辐射探测器分类
        2.1.1 被动式辐射探测器
        2.1.2 主动式辐射探测器
    2.2 塑料闪烁体和光电倍增管
        2.2.1 基本工作原理
        2.2.2 闪烁体的发光特性
        2.2.3 光电倍增管
    2.3 电子学线路与数字信号处理
        2.3.1 前置运算放大器电路分类
        2.3.2 模数转换与数字信号处理
        2.3.3 波形数字化技术
    2.4 辐射测量技术原理
        2.4.1 脉冲积分长度选取
        2.4.2 双端事件符合技术
        2.4.3 双端能谱合并算法
        2.4.4 剂量仪原理与相关概念
    2.5 本章小结
第三章 辐射剂量计探头与放大整型电路的设计
    3.1 探头设计
        3.1.1 探头材料
        3.1.2 光收集系统
        3.1.3 光电倍增器件
    3.2 能量响应
    3.3 前置运算放大电路设计
        3.3.1 前置放大单元类型的选择
        3.3.2 运算放大电路的稳定性
        3.3.3 极零相消
        3.3.4 滤波电路
        3.3.5 仿真与实验测试
        3.3.6 前置运算放大电路的噪声估计
    3.4 本章小结
第四章 基于FPGA的探测器采样传输系统设计
    4.1 以太网技术实现通信协议
        4.1.1 以太网的FPGA实现
        4.1.2 通信协议
    4.2 硬件设计
        4.2.1 程序设计
        4.2.2 FIFO深度计算
        4.2.3 CRC校验
    4.3 调试与实验测试
        4.3.1 时序分析与约束
        4.3.2 实验测试
    4.4 本章小结
第五章 辐射剂量计采样、处理与显示系统设计
    5.1 采样电路
        5.1.1 衰减电路
        5.1.2 采样电路
    5.2 数据处理单元
        5.2.1 硬件设计
        5.2.2 软件设计
    5.3 LCD显示单元
    5.4 本章小结
第六章 系统调试与实验结果讨论
    6.1 系统功能测试
        6.1.1 脉冲信号波形
        6.1.2 模数转换单元测试
        6.1.3 定标
    6.2 探测器能量响应的上下限分析
        6.2.1 γ射线能谱响应上下限分析
        6.2.2 中子能谱响应的上下限分析
    6.3 实验测试
        6.3.1 单放射源测试
        6.3.2 双放射源测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 本文创新点
    7.3 未来工作的展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(4)基于PIN光电二极管的个人辐射探测器研制(论文提纲范文)

1 PIN探测器
    1.1 PIN探测X/γ射线的研究
    1.2 探测器效率的数值分析
2 硬件设计
    2.1 元器件选择
    2.2 总体架构
    2.3 探测模块设计
    2.4 控制器设计
3 智能终端APP的开发
4 性能测试
    4.1 剂量率响应
    4.2 能量响应
    4.3 温度特性
    4.4 检定结果
5 结论

(5)便携式大体积塑料闪烁体X-γ剂量率仪的研制(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 背景意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要工作
第2章 剂量率仪的基本原理
    2.1 X-γ射线与物质的相互作用
        2.1.1 光电效应
        2.1.2 康普顿散射
        2.1.3 电子对效应
    2.2 相关概念介绍
        2.2.1 吸收剂量
        2.2.2 吸收剂量率
    2.3 理论推导
    2.4 本章小结
第3章 仪器结构设计
    3.1 系统整体框架
    3.2 探头部分设计
        3.2.1 闪烁体
        3.2.2 光电倍增管
    3.3 前端处理电子学电路设计
        3.3.1 DDC112 的工作原理
        3.3.2 参考电平电路设计
        3.3.3 创建双极输入范围
        3.3.4 前端处理电路原理图
    3.4 微控制器模块设计
        3.4.1 Arduino单片机简介
        3.4.2 软件设计流程
    3.5 显示屏设计
        3.5.1 DGUS屏简介
        3.5.2 串口通信设计
        3.5.3 UI设计和功能实现
    3.6 本章小结
第4章 剂量率仪性能测试
    4.1 理论推导及实验布置
        4.1.1 测量结果与吸收剂量之间的转换关系
        4.1.2 仪器测量下限
        4.1.3 仪器测量上限
        4.1.4 实验布置
    4.2 性能测试
        4.2.1 基准输出信号
        4.2.2 考虑输入时的输出信号
    4.3 刻度实验
        4.3.1 光电倍增管采用500V高压的测试
        4.3.2 光电倍增管采用420V高压的测试
    4.4 系统稳定性
    4.5 本章小结
第5章 结论
    5.1 论文主要工作
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(6)空间辐射剂量仪PMOS传感器地面测试系统的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究情况
    1.3 PMOS传感器的发展与应用
    1.4 本文主要研究内容
第二章 PMOS传感器
    2.1 PMOS传感器简介
        2.1.1 器件结构、工作原理及分类
        2.1.2 器件制造工艺
    2.2 PMOS传感器工作模式
    2.3 PMOS传感器的温度效应
    2.4 小结
第三章 PMOS传感器地面测试系统的需求分析与系统架构
    3.1 系统的功能与性能需求分析
    3.2 系统的总体设计
    3.3 小结
第四章 PMOS传感器地面测试系统的详细设计与实现
    4.1 元器件选型
    4.2 电源模块设计
    4.3 测试模块设计
        4.3.1 恒流源设计
        4.3.2 比较采样与放大输出电路设计
    4.4 地面测试系统可靠性设计
        4.4.1 电磁兼容设计
        4.4.2 静电防护设计
    4.5 数据采集
    4.6 地面测试系统实物及工作环境图
    4.7 小结
第五章 PMOS传感器地面测试系统的性能验证
    5.1 零温度系数点测试
    5.2 定标测试
        5.2.1 定标试验原理和定标项目
        5.2.2 定标方案及操作步骤
        5.2.3 传感器响应曲线
        5.2.4 量程和准确度计算
        5.2.5 一致性分析
    5.3 小结
第六章 PMOS传感器地面测试系统的应用
    6.1 PMOS传感器筛选测试方法和步骤
    6.2 PMOS传感器筛选测试结果展示
    6.3 小结
第七章 结论与展望
    7.1 论文工作结论
    7.2 论文工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的论文与研究成果

(7)基于光电二极管的核辐射探测仪器的研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景及研究现状
        1.1.1 医用诊断X射线剂量仪研究现状
        1.1.2 源车辐射监测仪
    1.2 研究目的与意义
        1.2.1 医用诊断X射线剂量仪研究目的与意义
        1.2.2 源车辐射监测仪的研究目的与意义
    1.3 研究内容及其研究难点
    1.4 预期技术指标
第2章 辐射探测器及辐射探测原理
    2.1 辐射与辐射探测
        2.1.1 X、γ 射线
        2.1.2 X、γ 射线的产生
        2.1.3 射线强度与剂量
        2.1.4 核辐射探测器类型
    2.2 光电二极管探测器
        2.2.1 硅PIN型PD探测器
        2.2.2 硅PIN探测器对X射线的测量
        2.2.3 光导模式与光伏模式
        2.2.4 辐射损伤
    2.3 碘化铯-光电二极管复合型探测器
        2.3.1 复合型探测器及工作方式
        2.3.2 碘化铯闪烁体
        2.3.3 探测器特点
第3章 仪器设计方案
    3.1 PD探测器常用匹配电路
        3.1.1 PD辐射探测器输出信号特点
        3.1.2 电压灵敏放大器
        3.1.3 电荷灵敏放大器
        3.1.4 电流灵敏放大器
    3.2 医用诊断X射线机剂量仪设计方案
        3.2.1 测量参数
        3.2.2 管电压测量
        3.2.3 仪器结构
    3.3 源车辐射监测仪设计方案
        3.3.1 整体结构
        3.3.2 电荷灵敏放大电路与抗噪处理
第4章 硬件电路设计
    4.1 医用诊断X射线机剂量仪硬件设计
        4.1.1 前置放大器
        4.1.2 程控增益放大电路
        4.1.3 模数转换电路
        4.1.4 MCU及外围电路
        4.1.5 温度采集器
        4.1.6 电源部分
    4.2 源车辐射监测仪
        4.2.1 电荷灵敏前置放大器
        4.2.2 主放大器与滤波器
        4.2.3 比较器与MCU
        4.2.4 电源
第5章 程序设计
    5.1 医用诊断X射线机剂量仪单片机程序设计
        5.1.1 ADC数据采集子程序
        5.1.2 初始化子程序
        5.1.3 系统工作流程
    5.2 源车辐射监测仪单片机程序设计
        5.2.1 比较器配置
        5.2.2 系统程序
    5.3 医用诊断X射线机剂量仪上位机软件程序设计
        5.3.1 Visual Basic 与 C# .net 开发环境
        5.3.2 串口数据通信
        5.3.3 数据运算和显示
        5.3.4 数据远程发送
第6章 系统测试及优化
    6.1 医用诊断X射线机剂量仪的测试和优化
        6.1.1 单路信号采集测试
        6.1.2 管电压测量
        6.1.3 整机测试
    6.2 源车辐射监测仪的测试和优化
        6.2.1 低噪声电路测试
        6.2.3 稳定性及量程测试
结论
致谢
参考文献

(8)高气压电离室防护剂量仪的研制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外辐射剂量测量仪器的发展与现状
    1.3 论文研究内容
    1.4 论文章节安排
第二章 高气压电离室防护剂量仪总体设计
    2.1 核辐射基础理论简介
        2.1.1 射线总类
        2.1.2 γ 射线与物质的相互作用
    2.2 探测器的选择
        2.2.1 G-M管
        2.2.2 半导体探测器
        2.2.3 闪烁体探测器
        2.2.4 电离室探测器
    2.3 高气压电离室防护剂量仪总体设计
        2.3.1 高气压电离室加工
        2.3.2 硬件总体设计
        2.3.3 软件总体设计
第三章 高气压电离室防护剂量仪硬件设计
    3.1 高气压电离室的研制
    3.2 主控模块
        3.2.1 STM32F103系列单片机
        3.2.2 STM32相对于51单片机的优点
        3.2.3 STM32单片机最小系统
    3.3 电源模块
        3.3.1 充电管理系统
        3.3.2 电源开关电路
        3.3.3 低压电源电路
        3.3.4 高压电源电路
    3.4 信号采集电路
        3.4.1 弱电流测量方法
        3.4.2 基于反馈式电流积分型I-F变换原理
        3.4.3 电容反馈积分变换法
        3.4.4 电容反馈积分AD采样电路
        3.4.5 信号滤波电路
    3.5 记录显示预警电路
        3.5.1 Flash存储电路
        3.5.2 按键电路
        3.5.3 报警电路
        3.5.4 显示电路
    3.6 通讯电路
    3.7 印制电路板及电路板屏蔽技术
第四章 高气压电离室防护剂量仪软件设计
    4.1 软件开发流程及开发语言
        4.1.1 软件开发流程
        4.1.2 软件开发语言和开发环境
    4.2 软件设计
        4.2.1 单片机的主控程序
        4.2.2 信号采集程序设计
        4.2.3 OLED接口显示程序
        4.2.4 Flash存储程序
        4.2.5 通讯程序
第五章 仪器调试及性能测试
    5.1 硬件调试
    5.2 软件调试
    5.3 仪器性能检测
        5.3.1 仪器性能测试
        5.3.2 高气压电离室防护剂仪性能
第六章 结论及展望
致谢
参考文献

(9)基于空腔电离理论的剂量测量系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 空腔电离理论研究现状
        1.2.2 电离室类型及材料研究现状
        1.2.3 微弱电流测量研究现状
        1.2.4 国内外基于电离室的剂量仪产品现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 主要研究成果与创新点
    1.5 论文内容安排
第2章 辐射剂量学中的基本物理量
    2.1 授予能
    2.2 吸收剂量
    2.3 转移能
    2.4 比释动能
    2.5 线能量转移系数
    2.6 线能量吸收系数
    2.7 比释动能与能量注量的关系
    2.8 阻止本领
    2.9 带电粒子平衡
    2.10 比释动能与吸收剂量在物质中的关系
第3章 电离室
    3.1 空腔电离理论
        3.1.1 Bragg-Gray空腔理论
        3.1.2 Spencer-Attix空腔理论
        3.1.3 Burlin空腔理论
        3.1.4 电子迁移空腔电离理论
    3.2 电子和离子在气体中的运动规律
        3.2.1 带电粒子在气体中的电离
        3.2.2 负离子的形成和离子的复合
        3.2.3 电离室工作电压关系曲线
    3.3 电离室的基本构造
        3.3.1 绝缘材料的选择
        3.3.2 保护环的重要作用
        3.3.3 电离室室壁材料
    3.4 电离室输出信号及指标
        3.4.1 平均电离电流和累计电荷
        3.4.2 电流电离室的主要指标
    3.5 本章小结
第4章 空腔电离的蒙特卡罗模拟
    4.1 蒙特卡罗方法
    4.2 蒙特卡罗程序包EGSnrc
    4.3 电离室模拟计算方法
    4.4 CT电离室的蒙特卡罗模拟
        4.4.1 模型构建
        4.4.2 模拟结果
    4.5 剂量面积乘积电离室的蒙特卡罗模拟
        4.5.1 模型构建
        4.5.2 模拟结果
    4.6 本章小结
第5章 新型电离室设计
    5.1 CT长杆电离室
        5.1.1 CT机简介及CT的质量质控
        5.1.2 CT电离室的结构设计
        5.1.3 CT电离室的材料选择
        5.1.4 CT电离室的加工及装配
        5.1.5 CT电离室的性能测试
    5.2 剂量面积乘积电离室
        5.2.1 剂量面积乘积
        5.2.2 剂量面积乘积电离室的结构设计
        5.2.3 剂量面积乘积电离室的材料选择
        5.2.4 剂量面积乘积电离室的性能测试
    5.3 本章小结
第6章 多通道CT剂量仪的研制
    6.1 CT剂量指数
    6.2 方案设计
    6.3 前置放大器的设计
        6.3.1 电荷灵敏放大器
        6.3.2 前置放大器电路
        6.3.3 前置放大器装配工艺
        6.3.4 前置放大器的降噪措施
        6.3.5 高精度微弱电流源
        6.3.6 前置放大器的测试
    6.4 通道切换及模数转换设计
    6.5 蓝牙通讯电路
    6.6 高压电源电路
    6.7 校准方法
    6.8 功能及性能测试
        6.8.1 功能测试
        6.8.2 固有相对误差
        6.8.3 重复性
        6.8.4 剂量指数实测
    6.9 本章小结
第7章 剂量面积乘积仪的研制
    7.1 总体方案设计
    7.2 前置放大器的设计
        7.2.1 跨阻放大器
        7.2.2 前置放大器电路
        7.2.3 前置放大器工频干扰的消除
        7.2.4 前置放大器的装配
        7.2.5 前置放大器的测试
    7.3 工频陷波器的设计
    7.4 CANopen的设计
        7.4.1 CANopen通讯接口
        7.4.2 对象字典
        7.4.3 COB-ID
        7.4.4 CANopen协议的实现
        7.4.5 CanFestival的移植
    7.5 测量程序流程
    7.6 校准方法
    7.7 功能及性能测试
        7.7.1 功能测试
        7.7.2 相对固有误差
        7.7.3 能量响应
        7.7.4 重复性
        7.7.5 电磁兼容性
    7.8 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
附录 A CT电离室蒙特卡罗模拟程序
附录 B 剂量面积乘积电离室蒙特卡罗模拟程序

(10)平面辐射剂量仪的探测及传输电路研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及组织结构
第二章 辐射剂量测量原理
    2.1 辐射剂量测量的物理学基础
        2.1.1 X射线与γ射线的产生
        2.1.2 X射线及γ射线与物质的相互作用
        2.1.3 X射线与γ射线在介质中的能量沉积
    2.2 基于电离室的剂量测量法
        2.2.1 电离室结构
        2.2.2 电离室的探测原理
        2.2.3 电离法实现绝对剂量测量
    2.3 平面辐射剂量仪测量系统
    2.4 本章小结
第三章 平面辐射剂量仪探测电路研究与设计
    3.1 探测电路需求分析
        3.1.1 二维电离室矩阵信号特点
        3.1.2 需求分析与预期指标
    3.2 平面辐射剂量仪信号探测方案研究
        3.2.1 电流频率转换法
        3.2.2 电流电压转换法
        3.2.3 微电流探测方法比较
    3.3 探测电路的硬件设计与实现
        3.3.1 以DDC232为核心的数字探测方案
        3.3.2 探测电路的结构设计
        3.3.3 探测电路的硬件实现
    3.4 探测电路的逻辑设计与实现
        3.4.1 DDC232控制时序
        3.4.2 数据组织与存储时序
    3.5 本章小结
第四章 平面辐射剂量仪传输电路研究与设计
    4.1 传输电路需求分析
    4.2 平面辐射剂量仪传输方案研究
        4.2.1 RS-232串行传输
        4.2.2 RS-422差分传输
        4.2.3 TCP/IP网络传输
    4.3 传输电路的硬件设计与实现
        4.3.1 基于W5300的TCP/IP网络传输方案
        4.3.2 传输电路的结构设计
        4.3.3 传输电路的硬件实现
    4.4 传输电路的逻辑设计与实现
        4.4.1 数字逻辑功能结构设计
        4.4.2 网络传输的实现
        4.4.3 配置更新的实现
        4.4.4 复位控制的实现
    4.5 本章小结
第五章 平面辐射剂量仪探测及传输电路测试与分析
    5.1 探测性能测试与分析
        5.1.1 探测性能测试工具
        5.1.2 探测电路线性度测试与分析
        5.1.3 探测电路信噪比测试与分析
    5.2 传输性能测试与分析
        5.2.1 传输准确性测试与分析
        5.2.2 传输稳定性测试与分析
    5.3 系统测试与分析
        5.3.1 系统线性度测试与分析
        5.3.2 系统信噪比测试与分析
        5.3.3 系统重复性测试与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

四、SDM2000半导体个人剂量仪探测器实验及测量电路研制(论文参考文献)

  • [1]便携式辐射探测仪的设计与实现[D]. 王迪. 中北大学, 2021(09)
  • [2]智能化个人辐射剂量仪的研制[D]. 袁雪岚. 成都理工大学, 2020(04)
  • [3]载人航天小型辐射剂量计研制[D]. 魏宇航. 南京航空航天大学, 2020(07)
  • [4]基于PIN光电二极管的个人辐射探测器研制[J]. 钟华强,骆志平,刘森林,张瑞焕,巫果平. 原子能科学技术, 2020(02)
  • [5]便携式大体积塑料闪烁体X-γ剂量率仪的研制[D]. 刘妍秀. 清华大学, 2018(04)
  • [6]空间辐射剂量仪PMOS传感器地面测试系统的设计与实现[D]. 孙江桓. 中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院), 2017(04)
  • [7]基于光电二极管的核辐射探测仪器的研制[D]. 陈祥鹏. 中国地质大学(北京), 2016(02)
  • [8]高气压电离室防护剂量仪的研制[D]. 黄成刚. 电子科技大学, 2016(02)
  • [9]基于空腔电离理论的剂量测量系统研究[D]. 杨建. 成都理工大学, 2016(04)
  • [10]平面辐射剂量仪的探测及传输电路研究[D]. 杨阳. 东南大学, 2015(08)

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