CN110009988A - 一种射线源及探测器系统模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射线源及探测器系统模拟器，属于射线探测模拟技术领域，包括计算机、交换机、多功能数字通道器、放射源模拟器，计算机通过网线与交换机电性连接，交换机通过网线分别与多功能数字通道器、放射源模拟器电性连接，放射源模拟器的后端外表面设置有网络端口、散热孔、电源开关、电源接头，且放射源模拟器的前端外表面设置有电源指示灯、探测器接口、显示屏、第一通道、第二通道。本发明基于实验数据的核物理虚拟放射源产生和测量系统，以此产生虚拟核物理信号，从而避免了对真实放射源的依赖，从根源上解决了真实放射源带来的辐射与危害，同时也满足了核物理教学的需求。
Description
技术领域
本发明涉及射线探测模拟领域，特别涉及一种射线源及探测器系统模拟器。
背景技术
核物理诞生于20世纪初，她最常见和有名的应用是：核能发电和核武器技术，并以核武器及核污染给人类和自然界带来的危害而常常使人“谈核色变”，然而，核物理给人类带来的收益，只有现代电子学和信息技术，才能与其相提并论，核物理研究之所以受到人们的重视得到社会的大力支持，是和它具有广泛而重要的应用价值密切相关的，几乎没有一个核物理实验室不在从事核技术的应用研究，有些设备甚至主要从事核技术应用工作。
现有的射线探测模拟器在使用时存在一定的弊端，核物理核工程人才需求大，开设核物理教学实验的高校也日益增多，但是近代核物理相关的教学实验涉及到放射源或者射线装置，由于目前国家对放射源的管理非常严格，购买放射源手续繁琐且使用很不方便，造成一些高校甚至无法购买放射源，严重影响正常的近代物理实验教学。而且放射源存在辐射，在实验过程中若防护措施不当或违反操作规程，就会对人体造成伤害，需要进一步的完善。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种射线源及探测器系统模拟器，可以有效解决背景技术中的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种射线源及探测器系统模拟器，包括计算机、交换机、多功能数字通道器、放射源模拟器，所述计算机通过网线与交换机电性连接，所述交换机通过网线分别与多功能数字通道器、放射源模拟器电性连接，所述放射源模拟器的后端外表面设置有网络端口、散热孔、电源开关、电源接头，且所述放射源模拟器的前端外表面设置有电源指示灯、探测器接口、显示屏、第一通道、第二通道，所述多功能数字通道器的前端外表面设置有第一输入通道、第一通道增益调节钮、数显器、第二通道增益调节钮、第二输入通道，所述多功能数字通道器通过BNC连接线与放射源模拟器电性连接。
优选的，所述多功能数字通道器与放射源模拟器均通过网络端口安插网线与交换机连接，且交换机的后端外表面设置有电源插口与开关。
优选的，所述计算机通过Qt/C++程序开发上位机服务软件，通过改变实验参数进而改变放射源能谱，波形等实验数据。
优选的，所述放射源模拟器可以输出两通路幅度范围-5V到0V，时间范围16ns～8μs的任意放射源加探测器信号，其中，两路信号可以完全相同，也可以完全不相关，也可实现一定的时间和能量相关性。
优选的，所述多功能数字通道器通过第一输入通道上的BNC连接线与放射源模拟器的第一通道进行连接，实现信号的传递。
优选的，所述多功能数字通道器可以实现两通路幅度范围-5V到0V的信号采集，采样率250M SPS，采样精度14bit，信号采集进入FPGA芯片进行在线分析，可以得到输入信号的能量及时间信息，同时可实现两路信号的符合测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明计算机在上位机界面设置放射源种类，生成伽马射线的能谱、波形，在上位机控制界面可以更改探测器与放射源距离，放射源的强度，生成计数率通过交换机将数值下达给放射源模拟器，放射源模拟器接收计算机所生成的参数，取得按能谱分布的随机的信号幅度大小，投时间随机数，判断当前产生核信号，如果产生，放入信号队列信号队列叠加，DA输出，输出放射源信号，多功能数字通道器接收信号，并将信号传递给计算机进行展示，基于实验数据的核物理虚拟放射源产生和测量系统，以此产生虚拟核物理信号，从而避免了对真实放射源的依赖，从根源上解决了真实放射源带来的辐射与危害，同时也满足了核物理教学的需求。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明的放射源模拟器的后视图。
图3为本发明的放射源模拟器的正视图。
图4为本发明的多功能数字通道器示意图。
图中：1、计算机，2、交换机，3、多功能数字通道器，4、放射源模拟器，5、网络端口，6、散热孔，7、电源开关，8、电源接头，9、电源指示灯，10、显示屏，11、第一通道，12、第二通道，13、第一输入通道，14、第一通道增益调节钮，15、数显器，16、第二通道增益调节钮，17、第二输入通道，18、探测器接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，一种射线源及探测器系统模拟器，包括计算机1、交换机2、多功能数字通道器3、放射源模拟器4，计算机1通过网线与交换机2电性连接，交换机2通过网线分别与多功能数字通道器3、放射源模拟器4电性连接，放射源模拟器4的后端外表面设置有网络端口5、散热孔6、电源开关7、电源接头8，且放射源模拟器4的前端外表面设置有电源指示灯9、探测器接口18、显示屏10、第一通道11、第二通道12，多功能数字通道器3的前端外表面设置有第一输入通道13、第一通道增益调节钮14、数显器15、第二通道增益调节钮16、第二输入通道17，多功能数字通道器3通过BNC连接线与放射源模拟器4电性连接。
多功能数字通道器3与放射源模拟器4均通过网络端口安插网线与交换机2连接，且交换机2的后端外表面设置有电源插口与开关；计算机1通过Qt/C++程序开发上位机服务软件，通过改变实验参数进而改变放射源能谱，波形等实验数据；放射源模拟器4可以输出两通路幅度范围-5V到0V，时间范围16ns～8μs的任意放射源加探测器信号，其中，两路信号可以完全相同，也可以完全不相关，也可实现一定的时间和能量相关性；多功能数字通道器3通过第一输入通道13上的BNC连接线与放射源模拟器4的第一通道11进行连接，实现信号的传递；多功能数字通道器3可以实现两通路幅度范围-5V到0V的信号采集，采样率250MSPS，采样精度14bit，信号采集进入FPGA芯片进行在线分析，可以得到输入信号的能量及时间信息，同时可实现两路信号的符合测量。
本发明的工作原理：计算机1在上位机界面设置放射源种类，生成伽马射线的能谱、波形，在上位机控制界面可以更改探测器与放射源距离，放射源的强度，生成计数率通过交换机2将数值下达给放射源模拟器4，放射源模拟器4接收计算机1所生成的参数，取得按能谱分布的随机的信号幅度大小，投时间随机数，判断当前产生核信号，如果产生，放入信号队列信号队列叠加，DA输出，输出放射源信号，多功能数字通道器3接收信号，并将信号传递给计算机1进行展示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：包括计算机(1)、交换机(2)、多功能数字通道器(3)、放射源模拟器(4)，所述计算机(1)通过网线与交换机(2)电性连接，所述交换机(2)通过网线分别与多功能数字通道器(3)、放射源模拟器(4)电性连接，所述放射源模拟器(4)的后端外表面设置有网络端口(5)、散热孔(6)、电源开关(7)、电源接头(8)，且所述放射源模拟器(4)的前端外表面设置有电源指示灯(9)、探测器接口(18)、显示屏(10)、第一通道(11)、第二通道(12)，所述多功能数字通道器(3)的前端外表面设置有第一输入通道(13)、第一通道增益调节钮(14)、数显器(15)、第二通道增益调节钮(16)、第二输入通道(17)，所述多功能数字通道器(3)通过BNC连接线与放射源模拟器(4)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：所述多功能数字通道器(3)与放射源模拟器(4)均通过网络端口安插网线与交换机(2)连接，且交换机(2)的后端外表面设置有电源插口与开关。
3.根据权利要求1所述的一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：所述计算机(1)通过Qt/C++程序开发上位机服务软件，通过改变实验参数进而改变放射源能谱，波形等实验数据。
4.根据权利要求1所述的一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：所述放射源模拟器(4)可以输出两通路幅度范围-5V到0V，时间范围16ns～8μs的任意放射源加探测器信号，其中，两路信号可以完全相同，也可以完全不相关，也可实现一定的时间和能量相关性。
5.根据权利要求1所述的一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：所述多功能数字通道器(3)通过第一输入通道(13)上的BNC连接线与放射源模拟器(4)的第一通道(11)进行连接，实现信号的传递。
6.根据权利要求1所述的一种射线源及探测器系统模拟器，其特征在于：所述多功能数字通道器(3)可以实现两通路幅度范围-5V到0V的信号采集，采样率250M SPS，采样精度14bit，信号采集进入FPGA芯片进行在线分析，可以得到输入信号的能量及时间信息，同时可实现两路信号的符合测量。
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