1、UDC 539.1.074: 621.039.5 F 80 GB 中华人民共和国国家标准G B /T 4 0 7 9 - 94 用于电离辐射探测器的放大器和电荷灵敏前置放大器的测试方法Test procedures for amplifiers and charge-sensitive preamplifiers used with detectors of ionizing radiation 1994-12-22发布1995-10-01实施国家技术监督局发布目次1 主题内容与适用范围. . . . .( 1 ) 2 引用标准.(1 ) 3 术语、符号、代号. . . . . . . . .
2、 .( 1 ) 4 测试仪器.( 4 ) 5 主放大器的主要参数的测量方法. . . . ( 6 ) 6 前置放大器主要参数的测试方法. . . (13) 中华人民共和国国家标准用于电离辐射探测器的放大器和电荷灵敏前置放大器的测试方法Test procedures for amplifiers and charge-sensitive preamplifiers used with detectors of ionizing radiation G/T 4079- 94 代替GB407983 本标准参照采用了IEC1151(核仪器一一用于电离辐射探测器的放大器和前置放大器的测试方法。1 主题内
3、容与适用范围本标准规定了电离辐射探测器用的主放大器(成形放大器)和电荷灵敏前置放大器的测试方法。本标准适用于半导体探测器、气体脉冲电离室、正比探测器用的主放大器和电荷灵敏前置放大器，也适用于闪烁探测器用的主放大器。2 sl用标准GB 5962 标准核仪器插件3 术语、符号、代号3.1 术语3. 1. 1 前置放大器preamplifier 位于辐射探测器和主放大器或其它电部件之间并紧接在探测器输出端的电子放大器。3.1.2 电荷灵敏前置放大器charge-sensitive preamplier 输出信号正比于输入电荷，而与输入电容基本无关的前置放大器。3. 1. 3 主放大器(成形放大器)m
4、ain amplifier(shaping amplifier) 在放大器系统中，眼在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器。3. 1.4 电荷灵敏度sensitivity ,charge 电荷灵敏前置放大器的输出电压与输入电荷之比。也可定义为输出电压与给定探测器入射粒子能量之比。3. 1. 5 探测器电容capacitance of detector 在指定的偏压下，探测器的极间电容。3.1.6 短形脉冲rectangular pulse 阶跃时间远小于顶部持续时间的平顶脉冲。3.1. 7 尾脉冲tail pulse 具有很快的上升时间，并以比上升时间要长得多的时间常数指数衰减的脉冲。3
5、.1.8 微分器differentiator 由一个电容和一个电阻组成的高通网络，其输出信号正比于输入信号的数学微分。3.1.9 准高斯quasi-Gaussian 国家技术监督局1994-12-22批准1995-10-01实施G/T 4079-94 近似于正态分布的信号形状。除另有说明外，在本标准中是指由个微分器和四个(或更多)积分器所产生的脉冲形状。3.1.10 成形网络shaping network 由(一个或几个微分器组成的)高通网络和(几个积分器组成的)低通网络组成的网络。它可以减少前置放大器输出脉冲的宽度，从而提高了它的时间分辨能力和信号噪声比。3. 1. 11 上升时间rise
6、time 脉冲从它的最大值的10%升至90%所需要的时间。3.1- 12 (成形脉冲的)达峰时间peaking time(of a shaped pulse) 单极脉冲由前沿幅度1%点至峰中心线之间的时间间隔。3. 1. 13 脉冲宽度pulse width 单极性脉冲波形中幅度为峰值幅度一半处两点间的时间间隔。又称为成形时间标志t1/20 3. 1. 14 极零补偿pole-Zero cancellation 用极点和零点互相抵消，达到补偿的脉冲成形技术。3. 1. 15 放大器的增益gain of an amplifier 放大器输出脉冲幅度与输入脉冲幅度之比。3. 1. 16 等效输入噪
7、声equivalent input noise 在放大器中，输出噪声信号除以放大器的增益。3. 1. 17 噪声转换增益noise transition gain 主放大器中的一个增益值，低于该增益值时，输出噪声几乎与增益无关，高于该增益值时.输出噪声几乎与增益成正比。3. 1. 18 噪声线宽度noise line width 用幅度一定的无噪声的电脉冲代替辐射源所产生的信号，由此而获得的谱线宽度。3. 1. 19 动态范围dynamic range 放大器给出线性响应的脉冲幅度范围。3.1.20 积分非线性integral nonlinearity 在输出幅度范围内，实际的传输特性曲线与理
8、想直线的差别，用相对于线性响应的最大偏离与最大额定输出脉冲幅度之比的百分数表示。3. 1. 21 微分非线性differential nonlinearity 在放大器的整个动态范围内，增量的增益变化通常表示为基准增量的百分数。3. 1. 22 双极脉冲bipoiar pulse 在基线两边各有一个凸起的脉冲。3. 1- 23 基线baseline 电平的平均值。在无重迭脉冲情况下，脉冲偏离此电平平均值，然后又回到此电平平均值。3. 1. 24 基线漂移baseline shift 由于占空因数(等于脉冲时间乘脉冲重复频率)从零增加，而使基线改变的现象(通常此漂移与信号的极性相反)。3. 1-
9、 25 基线恢复器baseline restorer 在放大器输出脉冲(或一系列脉冲)后，使基线迅速恢复到它以前所在电平的线路。3. 1. 26 偏移offset 直流偏离于所规定的电压(或电流)电平。除另有说明外，所规定的电平是基线。3. 1.27 辐射能谱仪的能量分辨率energy resolution (of a an radiation叩ectrometer)对于某一给定的能量，辐射谱仪能分辨的两个粒子能量之间的最小相对差值的量度。通常以半高宽(FWHM)或半高宽与峰能量比值的百分数表示。2 GB/T 4079-94 3- 1.28 (放大器系统中的)分辨时间resolving tim
10、e(in an amplifier system) 两个相继出现而仍能被分辨开的脉冲或电离事件之间的最小时间间隔。除另有规定外，分辨时间被定义为tO01。3- ,. 29 终接电阻terminating resistor 跨接在放大器或信号产生器输出端的电阻。目的是消除信号在这些端处的反射。3.1.30 特性阻抗characteristic impedance 一个网络(例如一同轴电缆或一衰减器)的内阻(阻抗)。当用与该阻抗相同的电阻终接时，可避免信号的反射且输出信号减半。3.1.31 晃动walk 放大器中脉冲高度的变化引起过零时间的改变。3.2 符号、代号3- 2. 1 A:放大器增益。3
11、.2.2 AT:噪声转换增益。3.2.3 ADC:模数转换器。3.2.4 BLR:基线恢复器。3. 2. 5 BW:带宽，MHz。3- 2. 6 Cc:连接脉冲发生器至前置放大器的检验电容，pF0 3. 2. 7 Ccint:前置放大器内的检验电容，pF。3- 2. 8 Cd:探测器电容，pF。3- 2. 9 Cf:电荷灵敏前置放大器中的反馈电容，pF0 3.2.10 Ct:跨接于前置放大器输入端到地的电容，pF。3- 2.11 :增量的变化。3- 2. 12 Ubr:电桥输出电压(在零处，Ubr=O)，mV。3.2.13 UO:实际输出特性曲线与理想的线性响应的最大偏离，mV;3.2.14
12、N:多道分析器上谱峰的中心道位，道。3- 2.15 N:脉冲产生器峰的FWHM值，道。3- 2. 16 E:粒子或光子的能量，keV或MeV。3- 2. 17 :形成一个离子对所需要的平均能量，eV。3.2.18 en:(rms)均方根值噪声电压，mV。3.2.19 eni:等效输入噪声，mV。3.2.20 eno:主放大器输出端处的均方根值噪声电压，mV。3- 2. 21 FWHM:半高宽，keV(或道)。3.2.22 FW O.lM:十分之一高宽，keV。3.2.23 FW O. 01M:百分之一高宽，keV。3.2.24 L1:积分非线性。3- 2. 25 LD:微分非线性。3.2.26
13、 CRT:阴极射线管。3.2.27 P!Z:极/零。3.2.28 qn:均方根值噪声电荷，/C。3.2.29 qni:折合到前置放大器输入端的等效均方根值噪声电荷，/CO3- 2. 30 q:电子电量，q=1.602X 10-1C。3.2.31 Rd:探测器偏置电阻，0。3- 2. 32 ro:内阻，0。3 / GB/T 4079-94 3.2.33 Ro:终接电阻，0.3.2.34 Rf:电荷灵敏前置放大器内的反馈电阻，0，3.2.35 sc:电荷灵敏度，V/C。3.2.36 tr:脉冲上升时间，因。3.2.37 tp:单极性脉冲的达峰时间，间。3.2.38 tp1:从第一个半周峰高的1%处
14、到它的峰中心处所测得的双极性脉冲的达峰时间，问。3.2.39 tp2:从第一个半周峰高的1%处到第二个峰中心处所测得的双极性脉冲的达峰时间，.3.2.40 t:oo:双极性脉冲的穿过时间，ns(或间，或ms)。3.2.41 t仰，成形时间标志。也称为单极性脉冲的脉冲宽度.3.2.42趴在峰高的n处的脉冲宽度(这里的n规定为0.1，0.001等)，ns印s，ms)。3.2.43 1:时间常数，问。3.2.44 Up:脉冲产生器输出电压幅度，V。3.2.45 Uo:放大器输出脉冲幅度，V。3.2.46 Uin:放大器输入脉冲幅度，V。3.2.47 Um:放大器最大线性输出脉冲的幅度，V。3.2.4
15、8 Zo:特性阻抗，0。4 测试仪器4. 测试方框图放大器一般参数的测试方框图见图10前置放大量AC电!量表示.主放大器国i测试力框国 、.外触发图1中虚线表示电缆连接的改变。除晃动和前置放大器的非线性测量以外，此装置可以用来测量所有的参数。测量主放大器时，可以不用前置放大器和电容器盒子。在此装置中，电缆终端的插头插座及T型插头、弯头等，要有好的机械性能，以保证有低的接触电阻。脉冲产生器和放大器的终接电阻通常都采用500.4.2 脉冲产生器脉冲产生器开路输出电压Up大于或等于10.OV，且输出脉冲的幅度能用一个满量程为1000分度的多圈电位器来调节。4 GB/T 4079- 94 除另有说明外
16、，均采用Up等于10V和1000格的刻度盘。不同的Up或调节方法只能影响测量中的某些细节，不会影响整个测量方法。脉冲产生器至少有两个输出，一个是直接输出，一个是衰减输出，每个输出均有各自的后部终接电阻，并且有相同的内阻ro价。为0.50或更小)，同时还应有一个触发示波器扫描用的输出。脉冲产生器的工作频率可以是电源频率或其它频率，用其它频率工作时可以检验系统中的交流声干扰。4.2.1 检验前置放大器的脉冲产生器一般使用tr小于或等于1ns的平顶脉冲的脉冲产生器。也可以用tr小于或等于5ns水银继电器尾脉冲产生器做所有检验，但不能用来检验前置放大器的指数衰减的性能。脉冲产生器的tr应与探测器的tr
17、相一致，当检验同半导体探测器和充气探测器一起连用的前置放大器时，由于探测器的收集时间在变化，脉冲产生器的tr应不大于探测器或前置放大器系统的最短的tr的1/3。当检验同闪烁探测器一起使用的前置放大器时，脉冲产生器的tr应小于前置放大器的tr，如果闪烁探测器的tr比前置放大器的tr大，则应再调整脉冲产生器，以便与闪烁体的tr相匹配。脉冲产生器的下降时间要快于前置放大器的下降时间。若脉冲产生器的幅度相对于示波器的灵敏度已经校准，则脉冲产生器的幅度和示波器的灵敏度均无需准确。4.2.2 检验主放大器的脉冲产生器用矩形脉冲产生器，也可以用尾脉冲产生器，当检验过载或P/Z工作时，必须使用尾脉冲。尾脉冲可
18、以由一个平顶脉冲来获得，只要在脉冲产生器和衰减器之间加入一个电容即可。4.3 衰减器衰减器可以是脉冲产生器的一部分，也可以在外部。建议衰减器各档与主放大器的增益粗调相匹配。衰减器的精度和稳定性取决于所接电阻的稳定性和精度，各档开关接通后引起的误差不超过该档输出信号的1%。衰减器各档要进行校准，方法是在输入端加直流电压，用数字电压表测量其电压值，然后用数字电压表拥tl量其输出电压值。4.4 电容器盒子图1给出了电容器盒子的线路图。检验电容C，是误差小于或等于1%的已知电容。此盒子还包含一组用开关转换的并联电容，这些电容完全可以覆盖前置放大器所要求的输入电容范围。C，应屏蔽或与并联电容开关隔离，使
19、得改变开关的位置时不影响检验电容C，值。并联电容应该用低损耗绝缘物质构成的电容，例如石英、聚苯乙烯或碳酸醋，低损耗陶瓷等。开关和连接器的绝缘体也应是低损耗物质。4.5 主放大器主放大器增益通常在23000倍之间，最大线性输出幅度Um为10V，若Um不为10V，测试程序应稍做修改。主放大器包含一个成形网络，目的是提高信号噪声比和减小脉冲宽度。在高分辨率的谱仪中，脉冲成形是最重要的一条。采用单极脉冲成形时间标志tlI2可以便于对不同成形网络的放大器进行能量分辨率的比较。测量前置放大器的噪声时，所用的主放大器应包含准高斯滤波网络。应注明所用tl/2，同时还应消除BLR对噪声测量的影响。4.6 AC电
20、压表此电压表应具有有效值响应或全波真-rms响应，此时波峰系数不小于4。在具有CR-(RC)4成形的放大器中，串联噪声由公式(1)决定，并联噪声由公式(2)决定。BW X t1/2三三3.8月. ( 1 ) 5 GB/T 4079-94 BW X t1/2二三1.6/式中:BW一一AC电压表的3db带宽，MHz;t1/2一一成形时间标志，S;一一允许误差，%。AC电压表的测量精度应好于1%。4. 7 示波器. ( 2 ) 示波器应具有直流藕合输入、外触发扫描及足够的内部延迟，而且它的上升时间应小于被测量的最短的t，的1/3。为测量晃动，示波器应有一个延迟扫描，其扫描速度应同被测量的晃动相匹配。
21、4.8 非线性桥非线性桥基本上由二个串联电阻组成(通常每个为1kO)，它们之中的个连至被检验的放大器，而另一个接至脉冲产生器，见图1中桥的方框部分。如果这两个信号极性相反，幅度相等，那么在峰处为零(见图2)。在检验主放大器时，如果此放大器是理想的线性，则改变脉冲产生器输出，零状态不改变。如果放大器具有非线性，零状态就会改变r。.-. . -_. / 一5V. . k i . . . . . p:;:二些苦三只 -f-比:伊.,. 飞p、/ 1 。国2桥立f衡波形国零增益过高增益正好增益过低为使信号在相加点相减，其中一路的信号必须倒向。如果放大器或前置放大器不具备倒相，就必须在一路中加入倒相器。
22、为了使有适当灵敏度的示波器不出现过载，减小示波器的过载影响，在桥的相加点(即桥的输出)接两个低电容的高频半导体二级管(如肖特基势垒二级管)，组成过载限幅器。4. 9 脉冲产生器对示波器的校准在测量增益、电荷灵敏度、噪声时，凡公式中以比例的形式出现的输出和输入电压均无需很精确地分别测定，但脉冲产生器对示波器要进行校准，方法如下:a. 脉冲产生器的直接输出与示波器输入相连接;b. 按刻度盘的指示的值，调节脉冲产生器的输出至5.00V;c. 在放大器测量经常使用的扫描速度下，调节示波器的灵敏度使脉冲在CRT上占有五个大格(DIV)。使用尾脉冲产生器时，此校准应在脉冲峰值处进行。通常的示波器的每个大格
23、包含有五个小格(div)。脉冲顶部的读数值误差小于0.5div 0每次测量前，应重新进行校准。4.10 多道分析器多道分析器基本上由ADC、记忆单元和显示单元组成。若ADC中谱形发生畸变，说明多道分析器不适合检验高分辨率的放大器和前置放大器。6 GB/T 4079-94 5 主放大器的主要参数的测量方法主放大器的主要参数有脉冲成形参数、增益、极零补偿范围、噪声、积分非线性、增益的稳定性、过载恢复时间、过零时间晃动、计数率效应等。通常，测量主放大器时不使用前置放大器。信号源用尾脉冲产生器或矩形脉冲产生器。如果使用前置放大器，最好使用矩形脉冲产生器。5.1 脉冲成形参数图3是单极性和双极性准高斯脉
24、冲的波形图。主放大器成形参数有t1/2、tp1、tp2、txo、tO01，如图3所刁亏。5. 1. 1 单极性脉冲成形时间的表示法准高斯单极性脉冲的成形时间用t1/2表示。t1/2的单位是ns、或ms。若用其它脉冲成形参数或以准气角形单愤陀惊冲的t1、表示.必须在河IJ琶结果中加以i昆明rCR(RC) (CR)- (RC) 仙。. l 山山.I . . 1. . . .11.1又已入i A / ，LS响IL一九2卜LJL一l Tl v I l l凶|矿.I . . I OO -. / 飞. . . . . . . / 一U r. r y/ 仨J-. / . . . . . . . . . .
25、/ -i 0.5 0.03 -1 0.02 -1 0.01 -1 o 1 0 A 0.5 .:; ().04、吃，I ol一11 1 0 1 目。.5J 1.0 且图3单极性相;1.).险性脉冲5.1.2 双极性脉冲成形时间的表示法增加一个微分器，其时间常数与第一个微分器相同，这样就可以使单极性脉冲变为双极性脉冲，它的第a个半周略宽于原单极性脉冲的t1/2o该脉冲宽度应加以说明。5.2 脉冲成形主要参数的测量测量步骤如下:a. 断开BLR，首先测量单极性脉冲;b. 调节P/Z电位器，使输出脉冲完全消除下冲;C. 调节脉冲幅度，使它在CRT上为5DIV;d. 增加CRT的垂直灵敏度10倍，使得2
26、.5div代表脉冲幅度的1%。这样即可测出to川e. 示波器返回到原来的灵敏度，即可测出ll/2, tp; 为了提高测量精度，扫描的宽度也要调节到使所测参数在水平方向至少占5DIV; f. 用同样方法可测出双极性脉冲的tp1、tp2、lo.01 ，lxo。5.3 增益测量规定在微分和积分时间常数相等时测量主放大器增益，各时间常数档的增益均应满足要求，且单极和双极输出时间的增益应相等，否则须加以说明。5. 3. 1 粗增益测量方法如下:a. 主放大器的粗增益置于最大;7 GB/T 4079-94 b. 用幅度已知的脉冲输入到主放大器，并保证主放大器输出不饱合Fc. 用示波器测量其输出脉冲幅度Fd
27、. 计算主放大器增益，e. 对每一个粗增益档重复上述步骤。粗增益各档测量完后，全部误差将相对于最大粗增益档归一化，也可以选择对其它的粗增益档进行归一化。此外，还应说明粗增益的范围及增益各档的误差。5.3.2 细增益测量方法如下:变), a. 粗增益放在任意档，b. 将细增益置于最小，用示波器测出主放大器输出幅度，c. 将细增益置于最大，用示波器测出主放大器输出幅度。这时放大器不能饱和，且其它条件不d. 若细增益的覆盖范围是3: 1.则细增益为最大时的输出幅度是细增益为最小时的三倍。给出测量结果时，应说明细增益的精度。5.4 极零补偿范围的测量可调极零相消网络的最大极零相消范围为无限大，因此需要
28、测定的是其下限。方法如下za. 调节主放大器P/Z补偿到最大补偿的位置Fb. 将主放大器成形时间置于某位置Fc. 用衰减时间常数可调的脉冲产生器输入至主放大器，用示波器观察其输出脉冲，d. 改变脉冲产生器的衰减时间，找到此时间常数下.P/Z网络最佳补偿的衰减时间最大值Fe. 改变主放大器成形时间，重复5.4d，f. 比较不同成形时间下所找到的最佳补偿的最大脉冲衰减时间，取其中的最大者为主放大器的P/Z补偿下限。5.5 噪声测量5.5. 不同增益下的噪声测量测量噪声时，市电和高频干扰、地回路噪声、由各电源导致的纹波和噪声以及主放大器内的BLR均不应有效地影响测量结果。并注意P/Z的调节。5.5.
29、 测量装置如图1所示。不用前置放大器和桥，连接主放大器输出至示波器输入。5.5.2 将主放大器增益置于最大，其输入端通过同前置放大器输出阻抗相等的阻挠接地(所用前置放大器的输出阻抗不明时，主放大器应在输入端用500电阻接地).测出主放大器的增益A。5.5.3 用均方根值电压表测量主放大器的输出端噪声eno; 5.5.4 折算到输入端的等效噪声为ze.n ens=:EHH-HH-HH-. . . .叫式中:A一一主放大器增益，eni一一折算到主放大器输入端的等效噪声.mV;eno一一主放大器的输出端噪声.mV。5.5.5 在不同增益档下，重复上面测量，可测到各增益档下的eni值。均方根电压表必须
30、有足够的带宽，同时还应说明测量噪声时的tl/2及增益范围。5.5.2 噪声转换增益利用5.5.1所得enn相对于A的曲线，如图4所示。曲线的拐点AT定义为噪声转换增益，并应在测量结果中加以说明。8 G/T 4079- 94 eno, mV 100r-。.01A 10 100 1000 1000 (1 图4eno相对于A的曲线5.6 积分非线性测量积分非线性的计算由公式(4)给出。L八n1-1二X100% ( 4 ) 式中:I:!.U。一一最大偏离，mV;U m -放大器最大线性输出脉冲幅度，V。积分非线性的特性曲线见图5。测量主放大器积分非线性用电桥法。5.6.1 置脉冲产生器直接输出幅度为U
31、m(通常为10V)，极性与主放大器输出脉冲极性相反。若主放大器不具备倒相，在其一路插入倒相放大器。Uo V1n 国S积分F线性的均态特性5.6.2 把主放大器的增益置于50倍(接近用错探测器棚量1MeV射线可能使用的位置)。5.6.3 调节P/Z，使输出脉冲达到最佳补偿。5.6.4 置输出直流电平为零。5.6.5 调节脉冲产生器的衰减倍数和增益细调，使电桥输出为零。5.6.6 在保持所有其它条件不变的情况下，将脉冲产生器直接输出幅度从Um连续降到零。在示波器上观察桥输出电压的变化I:!.Ub找出I:!.Ub，.max(I:!.Ub,.max = 1/2I:!.Uo)。9 G/T 4079-94
32、 5.6.7 由公式(5)计算出主放大器的积分非线性:L2AUK m% =一，严X 100% ( 5 ) 式中:L 积分非线性，%;t:.Ur，max一一电桥最大输出电压，mV;U m -放大器最大线性输出脉冲幅度，V。一般情况下脉冲产生器输出幅度低于0.5V时，t:.Ubr返回到零。如果在低端不能返回到零，这是由于BLR的作用所产生的内部偏置所致。为了补偿，断开BLR，记下约0.5V的b.Ubr，即t:.Ubro，返回至Um，调节细增益，使桥输出不平衡也产生叫人rJ重新作试验，重复5.6.6，由公式(6)计算出主放大器的积分非线性。L2(AEYbrJnax-AUbro)唱 - Um J. V
33、V/O 式中:b.Ub，o-一一脉冲产生器输出幅度为0.5V时的t:.Ub，0 L-一积分非线性，%;t:.，川电桥最大输出电压，mV;Um一一放大器最大线性输出脉冲幅度，V。测量积分非线性时应注明输出电压的范围，形成时间和测量时所用的增益。5. 7 增益稳定性的测量5.7.1 温度效应测量装置如图1，但被测主放大器应置于温度可调的恒温箱内。测量时将脉冲产生器直接输出脉冲幅度调到Um，在温度11时(注意应保持一定的时间.使温度平衡)调节脉冲产生器衰减器使电桥平衡，电桥输出(RP测量点)t:.Ubr为苓。其它条件保持不变，温度升到12待JA度平衡后测量t:.U川12)。同时测量输出直流电平。.
34、( 6 ) 温度稳定性51由公式(7)给出。5T = X t:.Uh,(1)44 T-山f一X100% Um(1z -7)川 ( 7 ) 式中:出一一温度稳定性，%C;t:.Ubr(1z) 温度保持在12时电桥的输出V;12-11一两次测量t:.Ub，的温茬，C。本测量可在规定温度范围内用三点法分工段测量。即从中点温度到温度上限为一段，从中点温度到温度下限为另一段，各摄的平均温度稳定性均应满足要求。这里中点温度为20土5C范围内的某个温度。有条件时，本测量应在规定的温度范围内，面度增量(12-11)不超过10C下进行。所给出的指标必须对规定温度范围内所有10C增道有效。温度范围及测量时所用的增
35、益和t1/2由产品标准规定。5.7.2 市电电压变化的影响除主放大器所用电源的市也电压可变外，测试装置与图l相同。置市电电压于其标称值，脉冲产生器直接轨fi:周至JUm，调衰减输出使电桥平衡，t:.Ubr为零。市电电压在标称值的88%到110%范围内改变，而所有民立条件保持不变时，泪出Ubr.maxo增益稳定度SL由公式(8)给出。5, = 1t:.1川xlL二u100%. ( 8 ) 式中:5L一增益稳定度.%;6. l hr rnax 电桥最大输出电压，mV;nu GB/T 4079-94 U m -放大器最大线性输出脉冲幅度，V。在插件系统情况下仪器的电源是分开的，这时供电电源的性能应满
36、足GB596286中4.2的要求。5. ? 3 长时间漂移测量装置如图1，主放大器环境温度应保持在室温士20C以内，其电源所用市电电压保持在标称电压士2%以内。重复5.6. 15. 6. 5。每隔一小时测量一次I:.Ub找出在8h或规定的其它时间内的I:.Ub，.n山区，则长时间的增益稳定度St由公式(9)给出。UU 二+U-U 一二CU 认-UA一( 9 ) 式中:U rn.max一-Urnrr川=Um+2I:.Ub，.maxV; Um.min-Um.min=Um-2I:.Ubmin V; Um放大器最大线性输出脉冲幅度，V;I:.Ubmax一一电桥最大输出电压，mV。5.8 过载恢复时间的
37、测量对主放大器而言，最小增益是乘2，如果在此最小增益下，一个幅度为Um/2的脉冲产生器信号加至主放大器的输入端，那么输出信号为Um。如果将增益置于最大，放大器将过载，过载倍数为过载时的增益除以非过载时的增益。当主放大器输出波形回到基线附近(规定最大输出电压Um士O.OlUm)的一个带内，小信号增益也恢复到正常时，主放大器就被认为从过载恢复了。过载脉冲通过Um的1%两点问归一化为不过载时tO01的倍数。主放大器的过载与增益和t川有关，因此详细说明过载恢复时间时，应阐明增益位置和脉冲成形参数，否则就认为适用于主放大器中所有增益和滤波网络的组合。如果主放大器具有P/Z补偿网络和BLR，则在进行过载测
38、试前必须把网络准确调好，并应在给出测量结果时加以说明。用尾脉冲产生器做主放大器的信号源时，过载恢复时间规定是对50s或更大的衰减时间常数而言，此时间常数也应在给出测量结果时加以说明。5.8.1 单极性脉冲的过载恢复时间测量单极性脉冲的过载恢复时间方法如下:a. 如果改变主放大器增益影响其输入阻抗，就必须在脉冲产生器的终端接一个与特性阻抗相等的电阻到地;b. 主放大器的增益置于最小位置，调节脉冲产生器使其输出幅度为Um，再调节P/Z补偿电位器，使主放大器输出脉冲无下冲(将示波器放在最灵敏的位置来观察); C. 调示波器使主放大器输出脉冲在CRT上占5DIV;d. 把示波器的灵敏度提高十倍，使得2
39、.5div代表脉冲幅度的1%.川11)出非过载情况下的输出脉冲宽度;e. 调节增益控制使之达到所希望的过载倍数，调节P/Z以得到最佳的基线恢复;f. 调节示波器扫描速度，使得前沿和后沿之间在水平方向上占有整数大格。测出过载情况下的输出脉冲宽度。5.8.2 双极性脉冲的过载恢复时间其测量方法与单极性脉冲相同。但测量脉冲宽度为双极性脉冲的tO.01oP /Z调节应在单极性脉冲时调整好。5. 9 过零时间晃动测量11 GB/T 4079-94 主放大器输出的双极性脉冲穿过基线的时间称为过零时间，它可提供定时信息。主放大器某些参量变动会引起过零时间改变称为过零时间晃动，图6所示系统可用来测量主放大器双
40、极输出幅度改变或增益不同时的过零时间晃动。脉冲产生嚣褒减输出图6测量过苓时间晃动的装置图5.9.1 改变输出幅度引起的过零时间晃动测量方法如下za. 保持放大倍数不变，调节脉冲产生器衰减使主放大器输出幅度为Um;b. 用示波器的延迟触发，测出双极信号的过零点;示被糯c. 保持其它条件不变，调节脉冲产生器衰减输出，使主放大器输出在动态范围内变化Fd. 以脉冲幅度U皿测得的过零时间为时间基点，测出过零时间晃动。说明改变输出幅度引起的过零时间晃动时，应给出动态范围。5.9.2 改变增益引起的过零时间晃动测试装置同图6。本测试中被测试主放大器的增益是可变的，而输出幅度则通过调节脉冲产生器衰减输出保持在
41、Umo增益改变引起的过零时间晃动指的是覆盖整个粗细增益调节范围的过零时间晃动。5. 10 计数率效应测量谱仪的计数率受前置放大器或主放大器的限制，当仅测主放大器时，其计数率效应依赖于成形网络和BLR的设计。当仅测前置放大器时，计数率的限制依赖于能量和计数率的积。其它部分必须具有良好的计数率特性，且系统参数应选得接近于放大器的使用条件。5.10.1 测量装置测量装置方块图示于图7。脉冲幅度分布的峰位及分辨率同脉冲的计数率有关。主放大器同多道分析器的ADC输入级之间必须直流藕合，多道分析器应工作于符合方式。脉冲产生器直接输出通过逻辑脉冲成形和延迟供给分析器合适的开门信号，使多道分析器只积累脉冲产生
42、器谱。等效的输入计数率用快放大器，颤别器和计数率表测量。根据最佳分辨时间选择快放大器成形时间常数，要巨别器的阑则被调到刚超过噪声(放射源和脉冲产生器不在时，现别器刚不被噪声触发)。5.10.2 作为计数率函数的峰偏移和谱分辨图7测试装置中通过改变放射源同探测器的距离来调节计数率。主放大器增益和脉冲产生器的设定应使低计数率(不引起分辨率变坏和峰位漂移的最高计数率)下的辐射峰在主放大器最大线性输出的70%和脉冲产生器峰位在90%。保持脉冲产生器输出幅度和频率不变，改变放射源同探测器的距离来调节计数率，测量不同计数率下脉冲产生器峰的峰位及幅度分布的FWHM值。相对于低计数率时的峰位和FWHM值即可算
43、出在规定最高计数率下的峰偏移和谱分辨的变量。12 GB/T 4079-94 因7测量计数率效应引起的谱畸变装ft图测量计数率性能时，系统的极苓网络应正确调节。此外，以下参量必须加以说明:3. 主放大器成形和基线恢复器设定;b. 低计数率峰位和FWHM(计数率低到一定程度时，计数率的改变对分辨率和峰位没有明显的影响，这时的分辨率称为低计数分辨，这时的计数率为低计数率); c. 用作随机信号惊的放射糠的名称和能量;d. 脉冲产生器的输出脉冲幅度对应的能量。6 前置放大器主要参数的测试方法前置放大器的主要参数有电荷灵敏度、电荷灵敏度与外接电容C，的关系、内部检验电容的大小、上升时间llr与C，的关系
44、、噪声性能、微分非线性及积分非线性Lj。用图1的装置可测量除非线性以外的所有参数。前置放大器的P!Z调节用矩形脉冲产生器，其余参数可用尾脉冲产生器。6.1 电荷灵敏度的测量前置放大器的电荷灵敏度所在主放大器的输出端来测量。具体方法如下:3. 如果前置放大器有P/Z补偿，在测量之前先将它调整好;b. 将主放大器增益Ar:子合适值，以保证前置放大器工作在动态范围之内，用5.3的方法确定其值。在测A时，应保证衰减器的输出阻抗和终接情况与正常工作的前置放大器存在时相同;c. 连接脉冲产生器与电容器盒子，调好主放大器的P!Z。然后调节脉冲产生器，使主放大器输出的脉冲幅度为5.00V;d. 用示波器测定U
45、in;e. 电荷灵敏度5，可由公式(10)计算:式中:A一一主放大器增益;5, -电荷灵敏度;Sc5.oov -A Uin C, Uin 电荷灵敏前置放大器输入的脉冲幅度，V;C, -已知的检验电容，pF。. ( 10 ) 应注明该电荷灵敏度是在什么特定的探测器电容(可以是摸拟电容)和t1/2下获得的。t1/2应选用前宦放大器通常选用的数值。13 GB/T 4079- 94 6.2 电荷灵敏度与电容关系的测量当C，变化时，电荷灵敏度也要改变，应测出整个前置放大器所设计的电容范围内的电荷灵敏度。测量方法有多道分析器法和线性桥法。6.2.1 多道分析器法测量装置见网R多道分析器图8多道分析器法测量
46、电荷灵敏度与电容关系的装置方框图测量时，先将C，置于最小值，调节脉冲产生器或调节主放大器增益使主放大器的输出脉冲置于多道分析器满量程附近，记下峰位，然后逐档改变C并记下多道分析器上峰位的变化。6.2.2 非线性桥法在用非线性桥法时有两种方法:a. 在c的低端或高端处，使桥平衡，然后记录下当c发生变化时，桥输出电压的变化量;b. 在C，的某一端处使桥达到平衡，当C，变化时调节脉冲产生器输出电压使桥仍保持平衡，记录下在C，每一档处脉冲产生器电压的变化量。6.2.3 电荷灵敏度与电容关系的详细说明建议由所得数据作一个电荷灵敏度与电容C，关系的图表(对零电容进行归一化).并详细说明在前置放大器所允许的
47、最大电容处发生的电荷灵敏度的变化值，若此值大于1%.应再给出一中等电容值下的变化值，并注明测量时所用t1/2和每一个数据点上的上升时间是否调至最佳。6.3 tr与C.的关系的测量在6.2的测量中，同时可得到tr与C，的关系。一般用两组数据给出tr与C，的关系图表，一组是C，等于零(或在前置放大器设计的最小电容)处tr调至最佳值，改变c得到tr与C，的关系;另一组是对不同的C，均把tr调至到最佳值而得到的tr与C，的关系。6.4 内部检验电容仁，剧的测量6.4.1 将产生器信号接至前置放大器的检验输入。6.4.2 调节脉冲产生器输出电压，使之与使用电容器盒子时的主放大器输出信号幅度相同。6.4.3 由公式(11)可计算出内部检验电容C川C,in = u川CjUin2 式中:Uin1 -接电容器盒子时的输入信号幅度.V;Uin2一一转接至前置放大器检验输入
