目錄 誌謝……………………………………………………………………Ⅰ 摘要……………………………………………………………………Ⅱ 目錄……………………………………………………………………Ⅲ 圖片目錄………………………………………………………………VI 表格目錄………………………………………………………………IX 第一章 緒論…………………………………………………………1 1.1 研究動機與目的…………………………………………1 1.2 脈寬分析的應用…………………………………………3 1.2.1 核電廠集水槽排水輻射監測儀…………………3 1.2.2 核幅醫療影像系統………………………………4 1.2.3 大氣輻射狀況之測量與研究……………………6 1.2.4 高劑量或惡劣環境輻射場之監控測量與研究…7 第二章 文獻回顧……………………………………………………8 2.1 類比式脈高分析…………………………………………8 2.2 數位化脈高分析與微分線性度的應用 ………………10 2.2.1 系統架構 ………………………………………11 2.2.2 脈高分析 ………………………………………11 2.2.3 微分非線性度 …………………………………13 2.2 脈寬分析技術於能譜分析儀的應用 …………………15 2.2.1 系統架構 ………………………………………15 2.2.2 原理 ……………………………………………15 2.2.3 非線性度 ………………………………………17 第三章 原理與實驗驗證 …………………………………………19 3.1 前置放大器量測實驗驗證脈寬分析理論 ……………20 3.1.1 脈寬分析實現通道量測的系統架構 …………20 3.1.2 脈寬分析實現通道量測的量測結果 …………21 3.2 整形放大器量測實驗與分析理論 ……………………25 3.2.1 脈寬分析實現通道量測的系統架構 …………26 3.1.2 脈寬分析實現通道量測的量測結果 …………26 第四章 系統實現及校正 …………………………………………28 4.1 以脈寬分析實現輻射偵檢系統的架構 ……………28 4.1.1 脈高脈寬轉換電路 ……………………………29 4.1.2 計數器及通訊模組控制器 ……………………30 4.1.3 可程式化邏輯元件實現介面電路 ……………31 4.1.4 個人數位助理顯示模組 ………………………33 4.2 前置放大器端系統量測測試 ………………………35 4.2.1 前置放大器端硬體電路操作 …………………37 4.2.2 校正分析 ………………………………………37 4.3 整形放大器端系統量測測試…………………………41 4.3.1 校正分析 ………………………………………43 4.3.2 校正結果 ………………………………………45 第五章 結論與未來展望 …………………………………………47 5.1 結論 ……………………………………………………47 5.2 未來展望 ………………………………………………47 參考文獻 ……………………………………………………………50 附錄 圖目錄 圖1.1 數位核幅系統基本架構………………………………………2 圖1.2 核電廠集水槽轉向廢液槽處理之雨水導流…………………4 圖1.3 PSPMT核輻射數位影像系統架構圖…………………………5 圖2.1 線性滑軌(Wilkinson)類比數位轉換器 ……………………9 圖2.2 圖解連續近似ADC操作時序……………………………… 10 圖2.3 數位脈高分析系統架構 ……………………………………11圖2.4 脈高分析流程圖 ……………………………………………12 圖2.5 波形重疊現象 ………………………………………………13 圖2.6 微分線性度比較圖………………………………………… 14 圖2.7 脈高分析系統架構………………………………………… 15 圖2.8 脈高脈寬實驗量測………………………………………… 16 圖2.9 脈高脈寬轉換器電路架構………………………………… 16 圖2.10 脈高脈寬轉換器脈波時序圖……………………………… 17 圖2.11 校正基準線實驗結果 ………………………………………18 圖2.12 137Cs脈寬分析和MCA的比較………………………………18 圖2.13 241Am脈寬分析和MCA的比較………………………………18 圖3.1 前置放大器輸出量測基本架構…………………………… 21 圖3.2 前置放大器脈寬與脈高量測結果………………………… 22 圖3.3 前置放大器取指數的脈寬與脈高關係……………………23 圖3.4 前置放大器脈高與頻譜位址的對應關係………………… 23 圖3.5 前置放大器脈寬與頻譜位址量測結果 ……………………24 圖3.6 前置放大器取指數的脈寬與頻譜位址關係 ………………24 圖3.7 整形放大器輸出之近似波形 ………………………………25 圖3.8 整形放大器輸出量測基本架構 ……………………………26 圖3.9 整形放大器脈寬與脈高量測結果 …………………………27 圖3.10 整形放大器取指數的脈寬與脈高關係 ……………………27 圖4.1 脈寬分析輻射偵檢系統 ……………………………………28 圖4.2 整形放大器端脈高脈寬轉換器 ……………………………29 圖4.3 前置放大器端脈高脈寬轉換器 ……………………………30 圖4.4 可程式化邏輯元件實現介面電路圖 ………………………32 圖4.5 系統操作時序圖 ……………………………………………32 圖4.6 脈寬分析硬體量測核種結果 ………………………………36 圖4.7 PDA通道與能量分析圖 …………………………………… 39 圖4.8 PDA通道與能量分析圖(對數) ……………………………39 圖4.9 核種脈寬與能量分析圖 ……………………………………40 圖4.10 核種脈寬與能量分析圖(對數) ……………………………40 圖 4.11 不同核種使用脈衝寬度分析在PDA顯示的量測結果 ……42 圖4.12 PDA脈衝通道對能量的最小回歸曲線分析 ………………44 圖4.13 PDA脈衝寬度對能量的最小回歸曲線分析 ………………44 圖4.14 二階多項式PDA脈衝通道對能量的最小回歸曲線分析 …45 圖4.15 二階多項式脈衝寬度對能量的最小回歸曲線分析 ………46 圖4.16 二階多項式能量對PDA脈衝通道的最小回歸曲線分析 …46 表目錄 表4.1 PDA機種採用iPAQ H3970的規格……………………………34 表4.2前置放大器核種脈衝通道、寬度與能量整理表………………38 表4.3整形放大器核種脈衝通道、寬度與能量整理表……………… 43