一种走航式海洋放射性物质探测仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种走航式海洋放射性物质探测仪，包括一探测器，该探测器包括碘化钠晶体及前置放大器，前置放大器连接至数字化多道谱仪，数字化多道谱仪包括信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、低压电源、高压模块以及单片机，信号调整单元的一端与前置放大器连接，另一端连接至ADC单元，ADC单元连接至FPGA单元，该FPGA单元连接单片机，低压电源分别为信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、高压模块及单片机供电，所述高压模块连接至探测器，所述单片机通过CAN总线、串口以及USB接口连接至上位机。数字化多道谱仪采用FPGA上实现了极零相消，信号放大滤波，基线回复，加一电路等多道功能，而且这些功能都是通过数字信号处理来完成，大大降低系统的干扰。

Navigation type marine radioactive material detector

The utility model provides a ship type marine radioactive material detector, comprising a detector, the detector comprises sodium iodide crystal and preamplifier, amplifier connected to the digital multi-channel spectrometer, digital multichannel spectrometer includes a signal adjusting unit, ADC unit, FPGA unit, low-voltage power supply, high voltage module and MCU, signal adjusting unit one end connected with the preamplifier, the other end is connected to the ADC unit, ADC unit is connected to the FPGA unit, the FPGA unit is connected with the MCU, low voltage power supply respectively, signal adjusting unit, ADC unit, FPGA unit, high voltage power supply module and single-chip microcomputer, the high-voltage module is connected to the detector, the microcontroller connected to the CAN bus, serial port USB interface and PC. The digital multi-channel spectrometer using FPGA to achieve the pole zero cancellation, signal amplifying and filtering circuit, baseline reply, plus a multiple functions, and these functions are accomplished by digital signal processing, greatly reduce the system interference.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及海洋放射性物质探测仪
，尤其是一种走航式海洋放射性物质探测仪。
技术介绍
放射性物质可分为两大类，即天然存在的放射性核素与人为引入的放射性核素，后者是伴随着人类社会步入原子时代而产生的。20世纪60年代，苏联就开始了在水下进行伽玛射线总量测量，然后又研制了水下的伽玛射线能谱测量仪器。尔后从20世纪70年代开始西方发达国家英国、美国、加拿大、法国、德国、荷兰、比利时等国的科研机构纷纷开展了水下放射性测量仪器的研制和应用研究，研制的仪器主要是以碘化钠晶体和光电倍增管作为探测器的多道γ射线能谱仪，20世纪末希腊和亚洲的日本也开展了水下现场放射性测量的研究，国外研制的水下放射性测量仪器应用范围主要包括：(1)海底地质填图。从20世纪70年代开始英国地质调查局用五年时间在Bristol海峡东部大陆架地区开展海底拖曳式伽玛能谱仪的测量工作，测量测线10000余公里，在海底地质填图和矿产调查中取得了一定的成果。(2)海底重金属砂矿的调查。法国、比利时、丹麦等国研究利用水下现场放射性测量仪器调查水下重金属冲积矿，如锆石、独居石等矿物常常富含放射性核素铀、钍，因此可以通过水下放射性测量调查相关矿产在水下的分布。(3)水下放射性矿床的勘查。加拿大利用研制的水下现场放射性仪器开展湖泊水底铀矿的勘探。(4)在海底大陆架勘查油气田。前苏联等也采用海底放射性测量在陆棚油气田有利地区进行油气田的勘查。(5)海洋水下沉积物运移规律的研究。利用沉积物中放射性核素的含量来研究水下沉积物的运移规律。(6)海洋环境污染研究。美国、英国、法国、俄罗斯以及国际原子能机构等在海洋核废料储存地区、核潜艇失事海域以及核电站污水排放口附近开展水中或海底放射性测量工作，监测海洋放射性环境污染的发展。21世纪以前，国内海洋放射性测量的研究几乎处于空白，国内的放射性监测方法主要是通过现场采样，采用室内手段分析，或是针对核电厂或其它放射源进行长期定点式监测。2000年，中国地质大学(北京)研制了我国第一台海底拖曳式多道γ射线能谱仪科研样机，并在渤海进行了试验，首次在现场取得我国海底放射性核素铀、钍、钾的数据。2009年，国家海洋局第三海洋研究所与中国地质大学(北京)合作研制了走航式海洋放射性物质探测仪科研样机，并在厦门周边进行了实际拖曳测量实验。2011年，国家海洋局第三海洋研究所与中国地质大学(北京)进一步合作研制了另一套放射性物质探测仪，实现了将走航式海洋放射性物质探测仪实用化的目的；同年，清华大学工程物理系也研制了一套基于碘化钠晶体的海水放射性监测装置，实现了对海水中的γ放射性活度浓度的实时在线监测。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种走航式海洋放射性物质探测仪。本技术采用的技术方案是：一种走航式海洋放射性物质探测仪，包括一探测器，该探测器包括碘化钠晶体及前置放大器，所述前置放大器连接至数字化多道谱仪，所述数字化多道谱仪包括信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、低压电源、高压模块以及单片机，所述信号调整单元的一端与前置放大器连接，另一端连接至ADC单元，所述ADC单元连接至FPGA单元，该FPGA单元连接单片机，所述低压电源分别为信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、高压模块及单片机供电，所述高压模块连接至探测器，所述单片机通过CAN总线、串口以及USB接口连接至上位机。本技术有益效果是：数字化多道谱仪采用FPGA上实现了极零相消，信号放大滤波，基线回复，加一电路等多道功能，而且这些功能都是通过数字信号处理来完成，大大降低系统的干扰。附图说明图1是本技术的框架原理图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本技术，在此本技术的示意性实施例以及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。参照图1，本技术公开了一种走航式海洋放射性物质探测仪，包括一探测器1，该探测器1包括碘化钠晶体及前置放大器，所述前置放大器连接至数字化多道谱仪2，所述数字化多道谱仪2包括信号调整单元21、ADC单元22、FPGA单元23、低压电源25、高压模块26以及单片机24，所述信号调整单元21的一端与前置放大器连接，另一端连接至ADC单元22，所述ADC单元22连接至FPGA单元23，该FPGA单元23连接单片机24，所述低压电源25分别为信号调整单元21、ADC单元22、FPGA单元23、高压模块26及单片机24供电，所述高压模块26连接至探测器1，所述单片机24通过CAN总线、串口以及USB接口连接至上位机3。为了达到本技术的性能要求，所述探测器1由碘化钠晶体、前置放大器组成，选用BICRON公司的集成探测器，晶体尺寸为5R5，保证探测器的性能，具有很高的探测效率，这样提高了探测灵敏度。探测器1密封于隔热低本底探测器箱内，内置缓冲材料等，保证NaI(Tl)晶体的避光、电磁屏蔽、隔热、缓震效果，探测器能量范围30keV-10MeV。所述数字化多道谱仪2与传统的模拟多道相比据有漂移小，积分和微分非线性小等特点，其相对于传统多道分析仪的主要区别为，直接对主放大器的脉冲波形进行采集，通过数字滤波，数字成形，数字峰值检测等算法直接得到脉冲所代表的粒子能谱信息，具有工作稳定，调试简单，集成度高，便于工程应用等优点，十分适合用于海水中放射性核素的走航测量，信号经过放大器之后由FPGA单元23控制高速高精度ADC单元22进行信号采样与模数转换。由于前端采集的速度可以达到ns级，而核脉冲宽度是us级，所以可以采取对一个核脉冲信号经过多次采样，然后由FPGA单元23实现高速算法，拟合出峰值。这也是对传统的多道幅度分析器的创新，不需要外部接入峰值展宽与保持电路，利用FPGA单元23的硬件实现高速的峰值转换，从而达到更高的精度。其原理是：经前置放大器放大的脉冲信号需要经过快速ADC单元22取样，转化成数字信号，以便FPGA单元23做数字处理。FPGA单元23采用的Actel公司的A3P250FPGA芯片，FPGA芯片是数字多道的核心，多道的奇零相消，脉冲成型，基线恢复，加一电路都集成在这个芯片里，大大增加了系统的稳定性，整个能谱数据也存储在这个芯片里。该芯片的时钟电路也输出时钟脉冲给ADC单元22，给出ADC单元22转换所需要的时钟。在FPGA单元23完成多道能谱的数据处理后，需要把这些数据上传到上位机3去处理，上位机3对前置放大器的放大倍数也要经常修改，这些功能都是通过多道里的单片机24来完成。以上对本技术实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本技术实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本技术实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种走航式海洋放射性物质探测仪，其特征在于，包括一探测器，该探测器包括碘化钠晶体及前置放大器，所述前置放大器连接至数字化多道谱仪，所述数字化多道谱仪包括信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、低压电源、高压模块以及单片机，所述信号调整单元的一端与前置放大器连接，另一端连接至ADC单元，所述ADC单元连接至FPGA单元，该FPGA单元连接单片机，所述低压电源分别为信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、高压模块及单片机供电，所述高压模块连接至探测器，所述单片机通过CAN总线、串口以及USB接口连接至上位机。

【技术特征摘要】
1.一种走航式海洋放射性物质探测仪，其特征在于，包括一探测器，该探测器包括碘化钠晶体及前置放大器，所述前置放大器连接至数字化多道谱仪，所述数字化多道谱仪包括信号调整单元、ADC单元、FPGA单元、低压电源、高压模块以及单片机，所述信号调整单元的一端与前置放...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江，曲广卫，郑江龙，郭小华，钟贵才，连琦，黄贤招，房旭东，
申请(专利权)人：国家海洋局第三海洋研究所，陕西卫峰核电子有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35