籽晶保护条件下铈掺杂溴化镧晶体生长及其性能

为定向生长出铈掺杂溴化镧（LaBr3:Ce）晶体,改进了坩埚下降法,并在籽晶接种过程引进冷却气体的保护装置。生长出的LaBr3:Ce晶体在137Cs放射源辐照下,其能量分辨率为3.08%,衰减时间为20.1 ns。采用多通道DRS4采集系统,以XP20D0型光电倍增管耦合 Ф 20 mm×5 mm 溴化镧器件作为开始道探测器,H8500型光电倍增管耦合LaBr3:Ce阵列作为被测停止道探测器,放射源为22Na（511 keV）。制备了6×6的LaBr3:Ce阵列,单根晶体条的尺寸为2 mm×2 mm×15 mm。利用数字化波形分析法,获得阵列的清晰二维散点图和一维位置谱,阵列x和y方向的位置分辨率分别为1.01 mm和0.89 mm。制备出的LaBr3:Ce晶体具有优异的能量分辨率和位置分辨率,可以应用于PET等医学成像技术领域。     

具有间隙反射膜的稀疏SiPM阵列PET探测器性能评估

正电子发射断层成像仪(positron emission tomography,PET)通常采用模块化闪烁探测器,由闪烁晶体阵列耦合光电传感器阵列构成。近年来硅光电倍增管(silicon photomultiplier,SiPM)广泛应用于PET。虽然SiPM紧密排列可以获得较好性能,但是稀疏排列可以有效降低成本,获得较高性价比。该文采用SensL公司MicroFB-30035-SMT芯片自主拼接了一款8×8的稀疏SiPM阵列,阵列面积为33.7mm×33.7mm,SiPM芯片尺寸为3.16mm×3.16mm,即阵列间隙面积比例为44%。基于该稀疏SiPM阵列,开发了一款具有作用深度信息的双层错位LYSO晶体PET探测器模块。SiPM间隙为探测死区,将造成光损失。该文评估了在SiPM间隙粘贴增强型镜面反射膜(enhanced specular reflector,ESR)后对探测器性能的影响。在室温下采集了有无间隙反射膜2种情况下的泛场图像。开发了定量评估方法,评估了探测器的光电峰、能量分辨率和晶体响应均方根误差。结果表明:SiPM间隙粘贴反射膜提高光收集量25.5%,将探测器的能量分辨率由13.48%优化到12.80%;泛场图像质量也有了提升,即改善了探测器固有空间分辨率。     

基于GAGG闪烁体探测器卫星小载荷的组装与测试

介绍北京师范大学天格计划团队研制的以Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet (GAGG)闪烁体探测器为核心的卫星小载荷（BNU-120）的组装与测试工作．组装中,4个GAGG晶体（每个3.8 cm×3.8 cm×1.0 cm）通过硅胶与64个SiPM (Silicon Photomultiplier, Sensl MicroFJ-60035-TSV)耦合．实验在15 ～1330 keV范围内标定和测试了温度和偏压对探测器信号幅度的影响、探测器的能量与道址关系、探测器的能量分辨率与能量的关系,以及探测器的探测效率与能量的关系．标定测试结果与天格计划团队先期研发载荷标定数据一致,且探测器探测效率实验测量数据与基于Geant4的蒙特卡罗模拟数据相符．标定数据将用于未来BNU-120发射后在轨探测数据的修正．      

高集成度自动化γ能谱仪

针对核反应堆安全壳内γ射线在线监测需求,本文设计了一款高集成度、低功耗、高分辨、长续航、可自动测量的γ能谱仪.谱仪选用了高分辨率LaBr_3(Ce)闪烁体探测器,并且设计了有源锥形分压电路为探测器供电,从而提高谱仪的能量响应动态范围.同时设计了低噪声电荷灵敏前置放大器电路对探测器输出信号进行放大,并匹配设计二阶有源低通滤波电路,将前端信号成形为准高斯脉冲信号.采用STM32L4系列微处理器设计了高集成度的多道脉冲幅度分析电路,完成脉冲信号的模数转换和在线数据处理,获得γ能谱.另外,本文还基于CC228P-09Y小型高压电源模块设计了低噪声高压电源电路为LaBr_3(Ce)探测器提供高压;利用STM32L4处理器设计了锂电池供电的电源管理电路,使得谱仪可以实现自动开启工作模式或进入待机模式,从而实现长续航时间自动γ能谱测量功能.对谱仪进行性能测试得到:谱仪能量分辨率为3.0%(@662 keV),且能量响应积分非线性为9.5%,能够长期稳定工作,具有低功耗长续航时间等特点.     

国产 LaBr3：Ce 晶体性能表征

作为近年来发展起来的新晶体,LaBr3:Ce有着很高的发光产额(~60 000p·MeV-1)和较快的发光衰减时间常数(~16ns),因而成为研究热点.国内对LaBr3:Ce晶体的研究生产时间不长,仅有少数几家单位具备生产研究条件.本工作采用北京华凯龙电子有限公司生产的LaBr3:Ce晶体(晶体尺寸为φ30mm×20mm),配合XP20D0光电倍增管,采用单光电子方法测量得到其光电子产额为16 800pe·MeV-1;测量了其发光衰减曲线,计算得到其上升时间为5.6ns,发光衰减时间常数为21ns;其对137 Cs的能量分辨率为3.3%;采用两块φ30 mm×20 mm的LaBr3:Ce晶体与两只XP20D0光电倍增管,测量得到对22 Na的符合时间分辨率为191ps;这些表征为国产LaBr3:Ce晶体的γ谱仪研究提供了重要参考.     

一种便携式硅光电倍增器模块及其在射线探测仪中的应用

为了减小便携式射线探测仪的体积,提高仪器在苛刻环境下的使用寿命,研制了一种便携式的硅光电倍增器(SiPM,Silicon photomultiplier)模块,对其参数性能进行测试分析,并考察了其作为便携式乙丙种射线探测仪探头的可行性.将SiPM探测器、高压电路、射频信号放大电路、光收集接口集成在一个比手掌还小的模块中,将SiPM放大后的信号直接用BNC或SMA接口输出,以便进行放射事件计数或波形分析等操作.将SiPM模块代替便携式乙丙种射线探测仪的原配探头,配合碘化钠闪烁体,对60Co放射源进行了测量.测量结果表明,模块对60 Co放射源放射的射线响应明显,放射强度测量结果与用原配探测头测得的结果基本一致,说明将SiPM模块应用于便携式射线探测仪是可行的.     

光子在LYSO晶体中传输的Monte Carlo模拟

为了获得PET探测器设计中闪烁晶体表面不同处理方式对探测效率的影响,使用DETECT2000对光子在LYSO(Lu1.9Y0.1SiO5∶Ce,硅酸镥)晶体中的光学输运特性进行了蒙特卡罗模拟.探测器由一个4 mm×4 mm×25 mm的LYSO晶体与一个PMT耦合组成.模拟结果显示:入射面为粗糙面(漫反射面),其余均为抛光面并在外层(入射面和与PMT耦合的面除外)包有反射介质。反射介质的反射率越高,则探测效率越高,并且其探测效率是晶体所有表面作抛光处理方式的1.6倍.在探测器设计过程中,需要选取反射率大于0.98的反射介质作为反射层.     

强脉冲X射线场中散射能谱获取方法

通过对X射线与物质相互作用后产生的散射能谱的分析,可实现物质原子序数的提取,并可用于核材料等违禁品的探测。然而,高能X射线的特性对探测系统的屏蔽和时间响应提出了要求。该文提出了一种能够对脉冲X射线的散射能谱进行采集的实验方案:以LaBr3(Ce)晶体为X射线探测器来实现<100ns的散射光子分辨时间,以减少在5μs脉冲出束时间内的脉冲堆积问题;利用120MHz/14位的高采样率ADC(analog-digital converter)电路来采集前放电路的输出脉冲波形,并设计相应的离线算法将该波形数据重建为散射能谱;设计了合适的屏蔽结构,减少了来自加速器靶点的直接透射X射线和环境散射X射线对探测器的影响。利用该方案对11种具有不同原子序数的物质进行了测量,得到了它们的散射能谱,在511keV峰能量分辨率可达到5%左右。     

用于提高康普顿相机探测效率的新型环状吸收体几何设计

康普顿相机成像技术在许多领域都有重要应用.通过Geant4蒙特卡罗模拟和实验，本文提出了一种新型高灵敏度环状吸收体结构康普顿相机，并对比了该结构康普顿相机与传统双层面结构康普顿相机的探测效率和角度分辨率.模拟中，双层面结构康普顿相机散射体和吸收体均包含8×8的Ce:Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂ (GAGG)闪烁体探测器.散射体探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×5 mm，吸收体探测单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.新型环状吸收体结构康普顿相机散射体与双层面结构康普顿相机散射体相同，吸收体探测器单元分布在一个内半径51.5 mm、外半径约73.9 mm的环状结构上，总探测单元数与双层面结构康普顿相机吸收体探测器数相同，每个探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.模拟和实验结果显示，在角度分辨率相当甚至更优的情况下，新型环状吸收体结构康普顿相机的探测效率显著优于双层面结构康普顿相机，当散射体和吸收体距离>114 mm时，探测效率提高幅度超过1倍.     

低放射性本底LaCl_3∶Ce晶体闪烁性能（英文）

使用锕系同位素含量低的原料制备了具有低放射性本底的10%Ce~(3+)掺杂氯化镧(LaCl_3∶Ce)样品。在制备的LaCl_3∶Ce晶体中,天然锕系放射性同位素的放射性本底约为0.713 counts·s–1·cm–3。对于662 keVγ射线,LaCl_3∶Ce晶体的能量分辨率(FWHM)为3.3%。此外,与相同尺寸?25 mm×50 mm的NaI∶Tl晶体相比,LaCl_3∶Ce晶体的峰谷比、相对光输出和峰值计数率分别为2.61倍、87.88%和1.96倍,并对晶体尺寸对LaCl_3∶Ce晶体的闪烁性能的影响进行了讨论。     

基于I.MX6Q的便携式AUV控制器设计与实现

目前便携式AUV控制器大多以X86架构处理器为核心,体积大、集成度低、功耗高。本文依据AUV控制系统需求,设计了以ARM Cortex-A9系列I.MX6Q CPU为核心,集成电源、GPIO、串口扩展、网卡扩展、AD采集、CAN接口多个模块的电路为硬件平台,嵌入式Linux操作系统为软件运行环境的便携式AUV控制器。在硬件上对控制器进行了定制化设计,在软件上对各模块进行了Linux设备驱动设计与移植。经测试结果表明,该控制器有效地解决了AUV电子舱占用体积大,集成度低,功耗高的问题,而且性能可靠,为便携式AUV实现产品化打下了良好的基础。     

便携式心电信号检测仪的研究

针对人体生物医学信号的特点,以ARM处理器LPC2138为核心,结合嵌入式操作系统研究了一种实用的便携式心电信号检测系统。设计了硬件检测电路,将微弱的心电信号进行采集、放大及滤波后提取出来传至ARM处理器进行处理与分析,并将心电波形显示在LCD显示屏上。实验测试表明,该系统能全面实现对心电信号的检测,具有较高的实际应用价值。     

基于快速自然γ测井定位的定点能谱测井仪设计

针对当前轻便型小口径自然γ能谱测井仪的缺陷,提出了一种多晶体γ测井仪设计方法,实现快速定位异常井段并定点γ能谱分析。系统采用FPGA平台的IP 软核、可动态配置功能模块、快速AD采集系统、并行双缓存采集存储等技术。下行测井实现多晶γ测量并定位,上行采用快速AD数字采集系统实现定点能谱分析。与小口径单晶γ测井相比,测井速度与纵向分辨率明显提高,小口径能谱测井的实用性增强。     

锂离子电池供电型便携式高频X射线机的研制

在总结相关专利的基础上,本文发明了一种便携式高频X射线机的锂离子电池的供电方法和控制电路。阐述了锂离子电池给X射线管的高压供电和灯丝加热。设计了半桥逆变的主电路方案,以及X射线机的管电压和管电流的反馈检测电路装置。样机总质量1.5 kg,总体积不大于15 cm×15 cm×15 cm。电池组容量可曝光300次,输出电压范围在19~25 V之间,管电压60 k V,波动5%,管电流2 m A,波动8%。样机轻便,体积小,便于携带,且能拍摄出清晰图片,能满足拍片要求。基于半桥逆变的供电方案,其管电流、管电压的波动比全桥逆变供电时要大,即精度会有所降低,但其结构简单,成本降低,体积减少,适合制作小容量的便携式X射线机。     

线性预测编码的实时语音通信系统

线性预测编码的实时语音通信系统时龙兴陆生礼李素珍（东南大学国家ＡＳＩＣ工程中心，南京２１００１８）随着无线通信的快速发展，频谱资源更显宝贵．为了更有效地利用有限的频谱资源，迫切需要实时的低速率语音编解码系统．综合目前的语音编码技术现状，选用语音的参数...     

ARM926EJ-S处理器中Cache一致性问题的探讨

在基于高性能ARM处理器的SoC结构中,Cache一致性问题是系统稳定运行的潜在威胁,消除该障碍是系统设计师必须解决的问题。介绍了ARM926EJ-S处理器内Cache的工作原理以及基于该处理器的典型SoC结构,重点论述了产生Cache一致性问题的原因,并提出具体的解决方法。相关测试表明该方法切实可行,能够有效避免数据不一致情况的发生,已被成功应用于课题项目中。     

基于ARM9的数据采集与传送系统设计

以S3C2440微处理器为核心,充分利用其内部资源,如串口控制模块、GPIO等,发挥ARM处理器高性能、低功耗、低成本的优点,并利用其扩展接口(GPIO)结合AD7466模数转换芯片,实现了对模拟信号和脉冲信号的数据采集.同时,为了达到良好的人机交互界面,设计了以S3C2440为核心下位机的LCD接口以及网络数据传输模块,并对相关硬件驱动的程序设计流程作了说明.     

基于FPGA与DSP的嵌入式GNSS接收机设计

随着GNSS接收机应用的不断深入,其对系统功耗、体积等性能的要求越来越高,大规模集成电路芯片如现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和高速数字信号处理器(DSP)等在嵌入式GNSS接收机设计中得到广泛应用。卫星信号数字处理是接收机的核心部件之一,本文提出了一种基于FPGA与DSP模块化的嵌入式接收机的基带信号处理系统设计。利用FPGA完成基带相关器的设计,并由DSP实现卫星信号的信号处理和定位导航解算。通过静态测试试验,说明所设计的GNSS接收机具有体积小、功耗低和实时性强等特点。     

ARM926EJ-S处理器中Cache一致性问题的探讨

在基于高性能ARM 处理器的SoC结构中，Cache致性问题是系统稳定运行的潜在威胁，消除该障碍是 系统设计师必须解决的问题。介绍了ARM926EJ-S处理器内Cache的工作原理以及基于该处理器的典型SoC结 构，重点论述了产生Cache致性问题的原因，并提出具体的解决方法。相关测试表明该方法切实可行，能够有效 避免数据不一致情况的发生，已被成功应用于课题项目中。