DSPEC 50和DSPEC 502数字伽马能谱仪

DSPEC 50 and DSPEC 502 Digital Signal Processing (DSP) based Gamm Ray Spectrometers for Germanium (HPGe) Radiation Detectors

硬件功能

  • 单MCA(DSPEC 50)和双MCA(DSPEC 502)版本。
  • 在计数率和温度变化的情况下非常稳定。
  • PHA和列表模式。
  • 自动化设置:自动极零、基线恢复和优化。
  • 高处理量,适用于高计数率应用。
  • 数字稳谱器。
  • USB 2.0和以太网功能(TCP/IP协议)。
  • 大型前面板显示屏,可快速查看系统状态信息。
  • 支持所有新旧HPGe探测器类型。

先进的DSP算法确保了增强的谱性能

  • 正确处理快速变化的计数率和短半衰期:ZDT“无损”死时间校正与不确定性计算。
  • 低频噪声抑制(LFR)模式通过抑制低频噪声(例如,电线噪声或由振动引起的颤噪效应)来提高分辨率。
  • 分辨率增强器改善了由于电荷捕获(例如辐射损伤)而导致衰减的HPGe探测器的FWHM。
  • “增强处理量”模式,可实现最佳的高通量计数,系统处理量提升高达30%。
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    建立于经验之上的性能

    DSPEC 50和DSPEC 502是为迎接ORTEC 50周年而开发的产品,这些年来,ORTEC一直为全球范围内各个应用领域的科学家提供创新和优质的核仪器。自第一台ORTEC DSPEC®数字谱仪因其性能和稳定性而在谱学家中获得一致好评的十五年后,全新的DSPEC 50和DSPEC 502具有里程碑意义,它们汇集了我们在数字谱仪领域的丰富设计经验以及我们开发人员的持续创新能力。

    内置显示屏的“复古”外观前面板不禁让人联想到早期的多道分析仪,但在内部,DSPEC 50却拥有最新的数字信号处理技术和质量设计。

    数字谱仪本质上比过去常见的模拟型号更稳定。在介绍DSPEC 50时,ORTEC推出了一个全新的数字仪器平台,它改善了许多独特的功能和操作模式,在实际应用中具有明显的优势。

    DSPEC 50功能一览

    适用于高速率的谱应用

    “无损失”或“零死时间”(ZDT)
    用来计算高速率下计数损失的常用方法是延长采集时间。基本假设是在整个计数期间样品计数率不会改变。但当遇到短半衰期或样品处于运动状态(例如,流过管道)时,该假设并不成立。ORTEC已经完善了数字领域的无损计数技术。在该方法中,谱本身按脉冲逐个进行校正,ZDT方法还提供精确校正的谱和正确计算的统计不确定性。

    “增强处理量”模式
    高输入计数率下的精度可能受谱仪将数据存储到内存的速度限制。这就是所谓的“处理量限制”。脉冲堆积意味着超过某一点,存储到内存的数据速率随着输入计数率的进一步增加而降低,从而降低了结果质量。ORTEC通过开发一种新型数字峰值检测算法,消除了与脉冲峰值幅度确定过程相关的一些死时间,从而将最大处理量提高了30%。

    适用于运动中的样品

    列表模式
    对于样品相对于探测器移动的情况,通常需要测量作为时间函数的活度曲线。此类应用的例子包括空中和陆上测量以及出入口监控。通常要求不出现与“采集 - 存储 - 清除 - 重启”循环相关联的“死区”。在列表操作模式中,数据按事件逐个直接流式传输到计算机。没有相关的“死区”。在DSPEC 50中,每个事件的时间戳都精确到200纳秒。通过使用A11程序员工具包,可以将数据制作成谱,以便通过ORTEC的各种分析软件产品或用户开发的代码进行离线分析。

    适用于恶劣环境和机械冷却器

    低频噪声抑制器(LFR)
    HPGe探测器在存在机械振动环境中的性能并不十分理想。颤噪噪声通过向主信号添加低频周期性电噪声而降低了能量分辨率。接地回路也是低频电噪声的来源。越来越多的HPGe探测器为消除对LN2的需求而使用机械冷却器,以及越来越多的HPGe探测器被带出实验室环境,这些都意味着机械振动的增加。DSPEC 50具有低频噪声抑制器(LFR)滤波功能,可降低此类噪声源的影响。

    用于提高大型或中子损伤探测器的分辨率

    弹道亏损和电荷捕获校正
    DSPEC 50中的梯形数字滤波器与所有其他ORTEC DSPEC系列产品相同。它可调整滤波器以优化大型HPGe探测器的分辨率性能,当存在弹道亏损时,这些探测器通常会出现低能峰拖尾现象。这些大型探测器越来越多地被用于低活度计数应用。调整主要通过使用“优化”功能自动进行,还可通过InSightTM虚拟示波器模式进行监控。

    DSPEC 50以分辨率增强器的形式提供更多功能,分辨率增强器是一种电荷捕获校正器,可用于减少中子损伤探测器的峰分辨率下降。中子对晶格的损伤会产生“捕获”中心,该中心可保留由伽马射线相互作用产生的一些电荷。这将导致低能拖尾类似于弹道亏损,尽管原因有所不同。电荷捕获校正器针对各个探测器进行校准或“训练”,使得它可按事件逐个加回脉冲高度亏损。

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    显示

    7英寸背光彩色LCD提供状态信息。显示的信息可由用户选择。

    USB-2.0接口

    用于将一台或多台DSPEC 50502仪器连接到一台计算机。每台计算机上的ORTEC CONNECTIONS软件最多支持255个通过USB连接的设备。

    以太网连接

    可通过网络从一台或多台PC上控制DSPEC 50。标准10/100M以太网连接。TCP/IP协议。链路和LED状态指示灯集成在RJ-45连接器中。

    系统增益设置

    • 粗调增益:1248163264128
    • 微调增益:0.51.1
    • 可用的增益设置范围支持所有类型的HPGe辐射探测器。具体而言,使用标准ORTEC前置放大器(最大增益到最小增益)可实现以下最大能量值:

    COAX

    187 keV24 MeV

    LO-AX

    94 keV12 MeV

    GLP/SLP

    16.5 keV2 MeV

    IGLET-X

    8 keV1 MeV

    前置放大器

    计算机选择容阻型前置放大器或TRP前置放大器。

    系统转换增益

    系统转换增益可由软件在51216k通道之间进行控制。

    数字滤波器整形时间常数

    • 上升时间:0.8 μs23 μs,步长为0.2 μs
    • 平顶:0.32.4,步长为0.1 μs

    数字稳谱器

    通过计算机程序控制,稳定增益和零误差。

    系统温度系数

    • 增益:<50 ppm/°C[通常<30 ppm/°C]
    • 偏移:<满量程的5 ppm/°C,上升和下降时间为12 μs,平顶为0.8 μs。(类似于模拟6 μs整形。)
    • 最大系统处理量:LFR关闭时>100,000 cpsLFR开启时>34,000 cps。取决于整形参数。

    脉冲堆积判弃器

    自动设置阈值。脉冲对分辨率:通常<500 ns

    自动数字极零调整

    由计算机控制。可以自动或手动设置。通过InSight示波器模式进行远程诊断。(专利)。

    数字门控基线恢复器

    由计算机控制的恢复率调整(高、低和自动)。(专利)。

    LLD

    在通道中设置数字低电平甄别器。LLD设置以下的通道中的数据硬截断。

    ULD

    在通道中设置数字高电平甄别器。ULD设置以上的通道中的数据硬截断。

    计数率表

    MCA/PC屏幕上显示计数率。

    电池

    内置电池用于内存备份,可在电源中断时保存设置。












    输入端和输出端


    如果安装了两个
    MCA502型号),则每个MCA都具有以下所有连接器:

    探测器

    多针连接器(13W3),具有以下功能:

    • 前置放大器供电:最大1 W+12 V-12 V+24 V-24 V2 GND)。
    • 模拟输入:放大器输入。
    • TRP抑制。
    • SMART-1DIM电源。
    • HVSMART-1探测器的控制(2线)。

    模拟输入端

    后面板BNC接受任一极性的前置放大器信号,上升时间小于所选的平顶时间设置,指数衰减时间常数在40 μs至无穷大范围内(包括晶体管复位和脉冲光学复位前置放大器)。输入阻抗>500 W,输入为直流耦合,并保护至±12 V

    ADC门输入端

    后面板BNC接受慢速正NIM输入;计算机可选择为关闭、符合或反符合。ADC门必须重叠并位于平顶区域之前0.5 μs,并超出平顶区域0.5 μsInSight示波器可以轻松将ADC门信号与数字输出脉冲对齐。

    禁止输入端

    后面板BNC连接器接受来自晶体管复位(TRP)或脉冲光学(POF)前置放大器的复位信号。可以使用正NIM逻辑或TTL电平。禁止输入将启动保护,以防前置放大器复位引起失真。这包括关闭基线恢复、监控过载恢复,以及在过载期间生成堆积判弃和忙信号。最后两个信号在内部用于向死时间校正电路提供信息。

    USB-2.0

    用于PC通信的通用串行总线。

    以太网连接

    以太网连接:标准10/100M以太网连接。链路和LED状态指示灯集成在连接器中。


    电气和机械

    换样信号输出端

    后面板BNC连接器,与TTL兼容。

    样品就绪输入端

    后面板BNC连接器,接受来自换样器的TTL电平信号。软件选择极性。

    前置放大器电源输出端

    后面板、9D型连接器;提供±24 V和±12 V的前置放大器电压。

    尺寸

    42.55厘米宽×35.56厘米深×15.24厘米高(16.75英寸宽×14英寸深×6英寸高)。

    重量

    DSPEC 50: 11千克(24.25磅)。DSPEC 502: 11.7千克(25.8磅)。

    电源

    • 输入电压:100-220 V AC
    • 输入频率:47-63赫兹。
    • 110瓦。

    操作环境

    0°至50°C。湿度:095%,不凝结。

    操作系统

    64Windows 8.1732Windows 7XP

    CE

    符合辐射和传导发射、易感性和低压电源指令的CE标准。

    NRTL

    认证通过OSHA认可的NRTL认证机构TÜV南德意志集团进行验证,产品符合美国电气安全标准(UL/ANSI)。




















    辐射探测器高压电源

    DSPEC 50具有灵活的高压电源,不仅配备内置高压电源,还支持ORTEC DIMSMART-1探测器高压系统。

    内部高压电源

    正输出端

    后面板SHV连接器,+500+5 kV。由计算机控制。仅在将设备设置为正偏压时才有效。

    负输出端

    后面板SHV连接器,-500-5 kV。由计算机控制。仅在将设备设置为负偏压时才有效。

    高压保护输入端

    后面板BNC用于在探测器回温时关闭偏压电源电压。高压保护端必须连接到探测器的偏压保护端,否则高压无法打开。远程关闭可通过计算机控件设置为ORTECTTL模式。

    ORTEC模式下,远程关闭具有以下特点:

    • 施加到高压保护输入端的开路表示探测器回温;因此,高压被关闭。
    • 从高压保护输入端读取到 0.33 mA的电流表示探测器到达工作温度;因此,可以打开高压。


    TTL模式下,远程关闭具有以下特点:

    • 开路或输入端>2.4 V的信号表示探测器处于可工作温度状态。
    • 输入端<0.8 V的信号表示探测器处于回温状态且电源应被关闭。


    高压保护输入端通过内部电路固定在-700 mV。对于没有高压保护电路的探测器,此功能可以通过在TTL模式下保持打开状态来消除。


























    DIM
    SMART-1辐射探测器类型

    SMART-1

    HV模块与探测器本身为一体式结构。

    SMART-1

    对于“传统”或“非SMART-1”探测器,HV电源采用探测器接口模块或带2米电缆的“DIM”形式。DIM有一个用于传统探测器电缆套件的配套连接器:9D型前置放大器电源线、模拟输入、关闭输入、偏压输出和禁止输入。

    SMART-1探测器的DIMS可配备以下高压选项:

    • DIM-POSGE: 用于任何非SMART-1正偏压HPGe探测器的探测器接口模块。
    • DIM-NEGGE: 用于任何非SMART-1负偏压HPGe探测器的探测器接口模块。
    • DIM-POSNAI: 用于任何正偏压NaI探测器的探测器接口模块。
    • DIM-296: 带有296ScintiPack管座/前置放大器/偏压电源的探测器接口模块,用于带有1410级光电倍增管的NaI探测器。















    前面板显示屏

    在所有情况下,偏置电压和关闭极性都从计算机上进行设置。DSPEC 50可以监控输出电压和关闭状态;探测器高压值(只读);和探测器高电压状态(开/关)显示在前面板LCD显示屏上。SMART-1探测器通过监控以下功能提供额外的“健康状态”信息:探测器温度(只读);探测器过载状态;和探测器序列号(只读)。









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    型号

    描述

    DSPEC-50

    DSPEC 50MAESTRO软件、单个MCA和单个内部高压电源

    DSPEC-502

    DSPEC 502MAESTRO软件、两个MCA和两个内部高压电源

     

     

    探测器连接电缆

    931431

    探测器接口模块(DIM)电缆,4英尺长

    683410

    探测器接口模块(DIM)电缆,10英尺长