第三章-谱仪放大器(3).ppt

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1、基线恢复原理基线恢复原理l基线偏移现象基线偏移现象l堆积存在使信号的基线发生涨落堆积存在使信号的基线发生涨落l无尾堆积的系列脉冲通过无尾堆积的系列脉冲通过CRCR网络时网络时l 由于电容器上电荷在放电时间内，未能把充电的电荷由于电容器上电荷在放电时间内，未能把充电的电荷放光，那么在下一个脉冲到达时，电容器上的剩余电荷放光，那么在下一个脉冲到达时，电容器上的剩余电荷将引起这个新出现脉冲的基线偏移。将引起这个新出现脉冲的基线偏移。l结果使能谱峰位移动及能量分辨率变坏，在高计数结果使能谱峰位移动及能量分辨率变坏，在高计数率时尤为突出率时尤为突出l脉冲宽度越窄引起的基线偏移也越小，微分电路可脉冲宽度越

2、窄引起的基线偏移也越小，微分电路可以明显改善基线的偏移以明显改善基线的偏移。基线恢复原理基线恢复原理l设想有一种元件或电路，能跟踪基线的变化，在信设想有一种元件或电路，能跟踪基线的变化，在信号到达之前，随时随地记录当前的基线电平，一旦号到达之前，随时随地记录当前的基线电平，一旦信号到达，它能完成该信号（包括基线电平）减去信号到达，它能完成该信号（包括基线电平）减去信号到达前瞬间的基线电平的功能，从而得到真正信号到达前瞬间的基线电平的功能，从而得到真正的信号电平，这就是基线恢复器的基本原理。的信号电平，这就是基线恢复器的基本原理。理想基线恢复器理想基线恢复器l电电容容作作为为基基线线电电平平记记

3、忆忆元元件件，信信号号未未到到达达时时，开开关关S S闭闭合合，等等于于基基线线电电平平 。一一旦旦信信号号加加入入，信信号号通通过过控控制制器器使使S S打开，因为：打开，因为：为为基基线线电电平平，为为信号，则信号，则 实实际际上上这这种种理理想想基基线线恢恢复复电电路路是是很很难难实实现现的的，通通常常采采用用一一些些较较简简单单办办法法来来近近似似模模拟拟这这一一理理想想系系统统，其其基基本本原原则则是是：信信号号出出现现之之前前电电容容能能尽尽可可能能跟跟踪踪基基线线电电平平；当当信号一出现，保持不变。信号一出现，保持不变。CD基线恢复器基线恢复器n最简单的基线恢复器是由电最简单的基

4、线恢复器是由电容和二极管构成，二极管容和二极管构成，二极管D近近似起到开关似起到开关S的作用，的作用，D的导的导通或截止取决于通或截止取决于V2 的正或负。的正或负。n此电路对于单极性正输入信此电路对于单极性正输入信号，其基线电平为负值，具号，其基线电平为负值，具有一定基线恢复功能，它使有一定基线恢复功能，它使二极管二极管D起到开关的作用，对起到开关的作用，对于负信号，就起不到基线恢于负信号，就起不到基线恢复作用。复作用。n实际上二极管实际上二极管D不是理想开不是理想开关，导通时存在一定正向电关，导通时存在一定正向电阻，而截止时存在有限的阻阻，而截止时存在有限的阻抗值。抗值。V2V1n为了进一

5、步减小正向电阻，可采用如图所示的有源为了进一步减小正向电阻，可采用如图所示的有源CDCD基线恢复器。把二极管作为运算放大器反馈元件，使基线恢复器。把二极管作为运算放大器反馈元件，使D D的等效正向电阻为的等效正向电阻为 ，而反向电阻仍为，而反向电阻仍为 。CD基线恢复器基线恢复器lCDCD基线恢复器的缺点：基线恢复器的缺点：它它只只适适应应单单极极性性信信号号，若若信信号号存存在在下下冲冲，下下冲冲过过后后基线恢复器的速度很慢（以基线恢复器的速度很慢（以 时间常数恢复）；时间常数恢复）；基基线线迅迅速速上上升升时时，（即即基基线线变变化化速速率率较较大大时时）由由于于 时时间间常常数数不不是是

6、十十分分小小，因因而而C C上上电电压压跟跟不不上上基基线线变变化化，造造成成在在一一段段时时间间内内输输出出电电压压 还还会会叠叠加加上上一一定定基基线线电电平平，因因而而在在基基线线变变化化速速率率不不大大时时才才能能比比较较好好地地发发挥作用。挥作用。CD基线恢复器基线恢复器无源无源CDD恢复电路恢复电路n无源无源CDDCDD基线恢复电路：基线恢复电路：针对针对CDCD基线恢复器的基线恢复器的只适应单极性缺点，提出只适应单极性缺点，提出了了CDDCDD基线恢复器（又称罗基线恢复器（又称罗宾逊基线恢复器）其原理宾逊基线恢复器）其原理如图。如图。V1=Vs+VbV2=V1-Vc当当 Vc=V

7、b，V2=Vs 恒流源恒流源恒流源恒流源无源无源CDD恢复电路恢复电路l在在 时，时，、均匀导通，并平均地分均匀导通，并平均地分别流过别流过 I2 电流，流过电流，流过 C 的电流为的电流为0，Vc保持不变。保持不变。l一旦输一旦输 入端基线发生变动，例如入端基线发生变动，例如Vb上升，上升，就会使就会使V2 上升，导致上升，导致 D1 截止，输入端截止，输入端对对C充电，充电电流为充电，充电电流为I2，Vc的上升速率的上升速率为为I2 /C，充电到，充电到Vc=Vb为止。为止。基线被记基线被记忆在电容器忆在电容器C上面。上面。l反之反之 V1 的基线下降，引起的基线下降，引起V2 下降，导致

8、下降，导致 D2 截止，电流源对电容器截止，电流源对电容器C以以 I2 大小的大小的电流进行反向充电，也就是电容器电流进行反向充电，也就是电容器C向输向输入端放电，放电速率也为入端放电，放电速率也为I2 /C，直到，直到C上电压上电压Vc=Vb 的基线电平相等时为止。的基线电平相等时为止。l因此无论的基线向任何方向变动，经过因此无论的基线向任何方向变动，经过 时间，就可使输出电平为零时间，就可使输出电平为零l它与理想的基线恢复器差别在于它与理想的基线恢复器差别在于:v记忆住基线电平所需时间不是零而时间记忆住基线电平所需时间不是零而时间 。v对于信号（例如是正信号），在信号持续期间内，对电对于信

9、号（例如是正信号），在信号持续期间内，对电容器容器C也要进行充电，在电容器上建立电压为也要进行充电，在电容器上建立电压为 V=TwI2 /C，其中，其中 为信号宽度。这与理想基线恢复器也存在为信号宽度。这与理想基线恢复器也存在一定差别（理想情况下），输出信号平顶有一定下降。一定差别（理想情况下），输出信号平顶有一定下降。信号一结束，在信号一结束，在 时间内将充在电容上的电荷放掉。时间内将充在电容上的电荷放掉。输出端恢复到零电平。输出端恢复到零电平。无源无源CDD恢复电路恢复电路无源无源CDD恢复电路恢复电路下图为在基线下图为在基线电平缓慢变化电平缓慢变化和和快速变化快速变化两种两种情况下情况下

10、V1、Vc 和和 V2 上波形示意图。上波形示意图。从此图中可以看出，基线电平缓慢变化时，从此图中可以看出，基线电平缓慢变化时，电容器电容器C上电压基本上跟踪着基线电平变化，因上电压基本上跟踪着基线电平变化，因而输出端而输出端 V2(t)基线保持在零电平，而信号平顶基线保持在零电平，而信号平顶有有Vc 的下降，信号结束后拖有宽度为的下降，信号结束后拖有宽度为Tw 的反的反向尾部；向尾部；但是如果基线电平突变时，对应在突变处会但是如果基线电平突变时，对应在突变处会出现一个正或负的脉冲，只要基线电平的变化速出现一个正或负的脉冲，只要基线电平的变化速度度dVb/dt 1，以加大在恢复时间内流过电，以

11、加大在恢复时间内流过电容器容器C的电流。在有信号时以的电流。在有信号时以I1充电，信号充电，信号消失后以（消失后以（K1）I2/C 的放电速度恢复到原的放电速度恢复到原来的基线，这样可以使在信号间隔接近它的来的基线，这样可以使在信号间隔接近它的宽度时，也不会发生基线的偏移。由于电路宽度时，也不会发生基线的偏移。由于电路的不对称性，它只适用于一种极性的输入信的不对称性，它只适用于一种极性的输入信号，输入信号还要通过极零相消电路消除信号，输入信号还要通过极零相消电路消除信号的反向下冲，否则由于反向下冲的存在，号的反向下冲，否则由于反向下冲的存在，它可能产生假脉冲而恢复到原来基线的时间它可能产生假脉

12、冲而恢复到原来基线的时间也较长。也较长。CDD基线恢复实际电路基线恢复实际电路开关型基线恢复器开关型基线恢复器l其其原原理理如如右右图图所所示示。信信号号未未加加入入时时，S闭闭合合，V1基基线线慢慢变变化化对对C充充电电，充充电电电电流流为为I，速速度度为为I/C，取取I足足够够大大值值，使使C上上电电压压能能来来得得及及跟跟上上V1基基线线慢慢的的变变化化。一一旦旦信信号号输输入入，触触发发控控制制器器，使使S断断开开，充充电电电电流流为为I1，取取I1tW-tM:两个信号幅度都无畸变；两个信号幅度都无畸变；utMT0:两个信号发生前沿堆积，幅度都畸变了；两个信号发生前沿堆积，幅度都畸变了

13、；utW-tMTtM:发生后沿堆积，后一个信号幅度畸变了。发生后沿堆积，后一个信号幅度畸变了。二、单元功能电路二、单元功能电路1、线性门、线性门组成堆积拒绝电路的单元电路组成堆积拒绝电路的单元电路u线线性性门门是是传传输输信信号号的的一一个个门门电电路路，其其作作用用在在控控制制信信号号（门门控控信信号号）作作用用下下，可可以以有有两两个个状状态态。在在门门控控信信号号的的开开门门电电平平作作用用下下，线线性性门门开开放放，脉脉冲冲信信号号以以最最小小畸畸变变通通过过线线性性门门，传传输输系系数数为为一一常常数数，通通常常取取1 1。在在门门控控信信号号关关门门电电平平作作用用下下，线线性性门

14、门关关闭闭，脉脉冲冲信信号号无无法法通通过过线线性性门门，即即它它的的传传输输系系数数为为0 0。u线线性性门门可可以以用用来来对对信信号号作作时时间间上上的的筛筛选选，其其基基本本示示意意图图如如下图所示：下图所示：线性门电路分为常闭式和常开式两种：线性门电路分为常闭式和常开式两种：常闭式为平时输入端信号不能传送到输出端。一旦有门常闭式为平时输入端信号不能传送到输出端。一旦有门控信号加入时，输入信号线性地被传送到输出端；常开式为控信号加入时，输入信号线性地被传送到输出端；常开式为平时可以将输入信号线性地传送到输出端，一旦信号传送之平时可以将输入信号线性地传送到输出端，一旦信号传送之后门控信号

15、加入，关闭传送途径，待门控信号消失之后，门后门控信号加入，关闭传送途径，待门控信号消失之后，门又开放，恢复到常态。又开放，恢复到常态。常闭式常闭式常开式常开式电阻二极管线性门原理图电阻二极管线性门原理图电阻二极管线性门原理图，电阻二极管线性门原理图，n开开门门时时：开开关关S S断断开开（在在位位置置2 2），在在有有正正信信号号输输入入时时，二二极极管管D D截截止止，信信号号通通过过电电阻阻R R传传送送，图图中中R RL L为为负负载电阻，载电阻，n关关门门时时:开开关关S S闭闭合合（在在位位置置1 1），电流源电流源I I的电流通过的电流通过D D，只要，只要 条件满足条件满足D D

16、始终导通，输出端被钳始终导通，输出端被钳位在零电平附近。位在零电平附近。p具体电路，具体电路，其中其中T1和和T2组组成一个电流开成一个电流开关，关，T3、T4为为开关控制电路。开关控制电路。集成线性门电路集成线性门电路CD4066逻辑展宽电路逻辑展宽电路逻辑展宽电路逻辑展宽电路l静静态态时时，V1V1为为高高电电平平，A A点点亦亦处处于于高高电电平平，电电容容器器C C被被充充到到高高电电平平，RSRS触触发发器器输输出出端端 为为低低电电平平。当当V1V1下下降降到到低低电电平平时时，A A点点亦亦下下降降到到低低电电平平，G G的的S S端端成成为为高高电电平平（即即M M输输出出端端

17、），V2V2为为高高电电平平输输出出。输输入入信信号号结结束束后后，D D处处于于截截止止状状态态，电电流流源源对对电电容容C C充充电电，VaVa线线性性上上升升，一一直直到到A A点点电电压压达达到到M M（与与非非门门）的的门门槛槛电电平平时时，G G的的S S端端变变为为低低电电平平，此此时时G G才才从从0 0态态返返回回1 1态态。输输出出信信号号宽宽度度就就是是电电容容器器从从低低电电平平上上升升到到使使M M的的输输入入端端达达到到门门槛槛地地点点平平所所需需的的时时间间T T。假假如如在在电电容容器器未未被被充充电电到到使使G G翻翻转转时时有有第第二二个个信信号号到到达达，

18、电电容容器器上上电电压压有有被被重重新新拉拉到到低低电电平平，在在此此信信号号结结束束之之后后电电流流源源又又重重新新给给电电容容充充电电，继继续续拉拉长长一一个个宽宽度度时时间间。（见见图图中中所所示示几几点点波波形形图图）此此电电路路展展宽宽时时间间T T可可通通过过调调节节恒恒流流源源的电流来实现。的电流来实现。峰展宽电路峰展宽电路n 在处理核信号过在处理核信号过程中时常需要把信程中时常需要把信号的号的幅度信息幅度信息保存保存起来以便在需要的起来以便在需要的时候提供使用。模时候提供使用。模拟展宽电路就可以拟展宽电路就可以把信号的幅度展宽把信号的幅度展宽一直到需要使用时一直到需要使用时为止

19、，还可以在模为止，还可以在模拟信号幅度达到峰拟信号幅度达到峰值时给出峰值检测值时给出峰值检测信号。信号。模拟展宽器的原理图模拟展宽器的原理图n在在输输入入信信号号V1上上升升阶阶段段，输输出出信信号号Va 随随着着V1上上升升而而上上升升，一一直直跟跟随随到到的的V1 峰峰值值，此此后后Va 保保持持不不变变，保保持持一一定定时时间间之之后后才才迅迅速速返返回回到到零零，保保持持期期间间（展展宽宽）的的宽宽度可以加以控制度可以加以控制。有源峰展宽器有源峰展宽器n在在V1V1信信号号上上升升时时，VfVf信信号号电电平平使使控控制制开开关关S S断断开开，电电容容上上电电压压VcVc通通过过二二

20、极极管管D D充充电电跟跟随随V1V1上上升升，当当V1V1到到达达峰峰值值之之后后，D D截截止止，电电容容C C无无放放电电通通路路（图图中中放放大大器器A1A1和和A2A2均均有有很很高高输输入入阻阻抗抗），因因而而VcVc保保持持不不变变，V2V2也也保保持持不不变变。一一直直到到VfVf上上升升到到高高电电平平，开开关关S S闭闭合合，C C经经电电流流源源放放电电回回到到静静态态电电平平，放放大大器器A2A2起起到到与与负负载载电电路路之之间间隔隔离的作用。离的作用。堆积拒绝电路堆积拒绝电路 l堆积拒绝原则堆积拒绝原则l堆积拒绝电路原理堆积拒绝电路原理l死时间校正和允许最高计数率死

21、时间校正和允许最高计数率堆积判弃原则堆积判弃原则l对对峰峰堆堆积积的的处处理理方方法法首首先先要要能能够够随随时时发发现现峰峰堆堆积积，通通常常是是设设法法判判别别信信号号的的时时间间间间隔隔是是否否过过小小，堆堆积积是是否否发发生生，然然后后将将发发生生峰峰堆堆积积的的信信号号剔剔除除，不不予予放放大大和和记记录录，这这样样虽虽然然会会损损失失一一定定的的计计数数，但但可可以以校校正正，这这种技术称为堆积拒绝（或称为堆积排除，堆积舍弃，反堆积）。种技术称为堆积拒绝（或称为堆积排除，堆积舍弃，反堆积）。l对对一一个个信信号号是是否否发发生生堆堆积积要要有有一一个个判判别别的的标标准准。以以一一

22、个个信信号号脉脉冲冲为为观观察察脉脉冲冲，如如果果后后一一个个脉脉冲冲峰峰部部前前沿沿落落在在观观察察脉脉冲冲的的达达峰峰时时间间上上产产生生的的峰堆积称为前堆积，这时两个脉冲幅度都产生畸变，都应该舍去。峰堆积称为前堆积，这时两个脉冲幅度都产生畸变，都应该舍去。l如如果果前前一一个个脉脉冲冲峰峰部部后后沿沿落落在在观观察察脉脉冲冲的的达达峰峰时时间间上上产产生生的的峰峰堆堆积积称称为为后后堆堆积积，这这样样前前一一个个脉脉冲冲信信号号幅幅度度没没有有畸畸变变，而而观观察察脉脉冲冲幅幅度度畸畸变变了了，对对前前一一个个脉脉冲冲应应该该分分析析，而而观观察察脉脉冲冲应应该该舍舍去去。当当然然这这时

23、时观观察察脉脉冲峰部前沿在前一个脉冲达峰时间后面。冲峰部前沿在前一个脉冲达峰时间后面。峰堆积后的输出波形峰堆积后的输出波形堆积拒绝电路原理框图堆积拒绝电路原理框图l从从堆堆积积判判弃弃电电路路分分析析中中知知道道在在监监察察信信号号的的时时间间T T内内，如如果果再再有有信信号号输输入入都都要要被被舍舍弃弃，因因此此监监察察时时间间就就是是堆堆积积判判弃弃电电路路所产生的死时间，这个死时间内不能记录输入信号。所产生的死时间，这个死时间内不能记录输入信号。l计计时时电电路路就就不不应应把把这这个个时时间间计计入入测测量量时时间间，而而应应从从总总的的测测量量时时间间中中扣扣除除这这个个死死时时间

24、间得得到到活活时时间间，由由于于测测到到的的总总计计数数除除以以活活时时间间就就是是信信号号计计数数率率，这这种种办办法法称称为为死死时时间间校校正正。虽然堆积信号被舍弃，但其计数损失得到了校正。虽然堆积信号被舍弃，但其计数损失得到了校正。死时间校正和允许最高计数率死时间校正和允许最高计数率T(死时间死时间)监察时间监察时间l逻逻辑辑展展宽宽电电路路对对每每一一个个信信号号都都要要给给出出持持续续时时间间为为一一个个监监察察周周期期的的信信号号输输出出，当当在在监监察察周周期期T T内内又又出出现现的的信信号号可可以以再再维维持持一一个个监监察察信信号号的的宽宽度度。输输入入信信号号的的计计数

25、数率率增增高高到到1/T1/T 时时，监监察察周周期期的的持持续续时时间间可可以以一一直直持持续续下下去去，即即死死时时间间也也一一直直持持续续下下去去，使使可以记录到的信号趋近于可以记录到的信号趋近于0 0。l所所以以：对对堆堆积积判判弃弃电电路路来来执执行行堆堆积积信信号号判判别别时时，对对输输入入的的计计数数率率有有一一定定的的要要求求。如如果果计计数数率率过过高高，则则输输出出计计数数率率反反而而更更小小，所所需需要要的的测测量量时间更长。时间更长。死时间校正和允许最高计数率死时间校正和允许最高计数率T小，死时间小小，死时间小T 大，死时间大大，死时间大T太大，全为死时间太大，全为死时

26、间幅度拒绝方法：幅度拒绝方法：模拟方法模拟方法加入堆积拒绝电路后高计数率条件下能谱分辨率明显得到改善加入堆积拒绝电路后高计数率条件下能谱分辨率明显得到改善快放大器快放大器l快放大器概述快放大器概述l快电流放大器快电流放大器l快电压放大器快电压放大器 概述l快放大器是指上升时间很小或者说频带很宽的放大器快放大器是指上升时间很小或者说频带很宽的放大器上升时间一般在纳秒量级，上升时间一般在纳秒量级，带宽在带宽在300MHZ以上，以上，增益在几倍到几十倍。增益在几倍到几十倍。l实现快放大器应该注意：实现快放大器应该注意：放大元件（如三极管、运放）应该有很高的截止频率放大元件（如三极管、运放）应该有很高

27、的截止频率 f =fT/A电路的时间常数小，包括负载电路的时间常数小，包括负载RC和分布和分布RC注意防止振荡和寄生反馈注意防止振荡和寄生反馈l快放大器分为快放大器分为快电流放大快电流放大和和快电压放大快电压放大。概述概述l电流放大：电流放大：在在小小分分辨辨时时间间，高高计计数数率率，快快定定时时及及时时间间甄甄别别等等系系统统中中，快快放放大大器器往往往往是是不不可可缺缺少少的的。由由于于探探测测器器形形成成的的电电流流时时间间远远比比电电荷荷在在输输出出回回路路积积分分电电容容上上形形成成的的电电压压时时间间要要小小得得多多，即即形形成成的的电电流流脉脉冲冲宽宽度度很很窄窄，因因而而可可

28、以以克克服服高高计计数数率率而而引引起起的的信信号号堆堆积积现现象象，所所以以电电流流放放大大器器一一定定是是快快放放大大器。器。l电压放大：电压放大：一一般般来来说说，它它的的输输入入阻阻抗抗R Ri i 很很大大，由由于于分分布布电电容容的的影影响响，探探测测器器输输出出的的信信号号到到达达电电压压放放大大器器输输入入端端时时，脉脉冲冲信信号号变变得得很很慢慢，放放大大器器响响应应速速度度再再快快也也无无现现实实意意义义了了。当当用用特特征征阻阻抗抗为为5050的的电电缆缆与与电电压压放放大大器器相相连连时时，为为使使信信号号不不失失真真，都都用用5050电电阻阻并并联联电电压压放放大大器

29、器的的输输入入端端来来实实现现与与5050电电缆缆相相匹匹配配，从从而而提提高高电电压压放放大大器器的的速速度度，使使之之也也能能成成为为放放大大快快信信号号的的放大电路。放大电路。可见采取一定的措施后的电压放大器也可以成为快放大器。可见采取一定的措施后的电压放大器也可以成为快放大器。并联负反馈快电流放大器并联负反馈快电流放大器此电流放大器：此电流放大器：可调电容可调电容C为一补偿电容，用来调节输出信号前沿特性。为一补偿电容，用来调节输出信号前沿特性。用这种组态的放大节，上升时间可达到用这种组态的放大节，上升时间可达到1ns左右。左右。n还还有有其其它它组组态态的的并并联联负负反反馈馈快快电电

30、流流放放大大器器，如如共共基基共共射射组组态态，共射共基组态等。共射共基组态等。并联负反馈快电流放大器并联负反馈快电流放大器电压负反馈快电压放大器电压负反馈快电压放大器l上图为一个二级电压串联负反馈放大节，负反馈通过上图为一个二级电压串联负反馈放大节，负反馈通过RfRf在在T1T1管射极获得。管射极获得。此放大器有较大的开环增益，其闭环增益为：此放大器有较大的开环增益，其闭环增益为：l此放大节选择较高的截止频率的晶体管（此放大节选择较高的截止频率的晶体管（1GHZ）可使增益为）可使增益为10倍时上升时间为倍时上升时间为1ns。l这类快放大器多采用串联反馈模这类快放大器多采用串联反馈模式，以提高

31、输入阻抗，使输入阻抗式，以提高输入阻抗，使输入阻抗仅决定于输入端的无源电阻。因为仅决定于输入端的无源电阻。因为传输快放大器的信号多采用同轴电传输快放大器的信号多采用同轴电缆，缆，输入端需接有与电缆特性阻抗输入端需接有与电缆特性阻抗相等的匹配电阻，以防反射引起信相等的匹配电阻，以防反射引起信号前沿振荡（一般匹配电阻为号前沿振荡（一般匹配电阻为50），），为了不使输入级的输入阻为了不使输入级的输入阻抗影响电缆匹配，多采用输入阻抗抗影响电缆匹配，多采用输入阻抗较高的输入级。较高的输入级。电压负反馈快电压放大器电压负反馈快电压放大器弱电流放大器弱电流放大器 l弱电流放大器概述弱电流放大器概述l电阻式弱

32、电流放大器电阻式弱电流放大器 弱电流放大器概述弱电流放大器概述l在在放放射射性性强强度度测测量量中中，常常采采用用积积分分电电离离室室，它它的的输输出出电电流流与与射射线线的的强强度度成成正正比比，测测量量此此电电流流值值就就可可获获得得放放射射性性强强度度大大小小的的信信息息。在在剂剂量量仪仪器器和和同同位位素素应应用用技技术术中中放放射射性性强强度度测测量量是是经经常常被被采采用用的的方方法法。但但是是电电离离室室输输出出的的电电流流一一般般是是1010-7-71010-15-15安安培培量量级级的的慢慢变变化化电电流流（近近似似为为直直流流电电流流），测测量量这样微弱的电流需采用弱电流放

33、大器。这样微弱的电流需采用弱电流放大器。例例如如电电离离室室输输出出电电流流，光光电电倍倍增增管管输输出出电电流流及及加加速速器器输输出出的的带带电电粒粒子子的的束束流流，其其电电流流一一般般在在1010-5-51010-15-15A A，甚甚至至更更小小一一些些地地微微弱弱电电流流。当当在在测测量量1010-9-9A A电电流流时时，通通常常用用的的磁磁电电式式电电流流计计就就十十分分困困难难。所所以以弱弱小小电电流流的的测测量量就就不不能能用用磁磁电电式式电电流流计计，必必须须用用高高输输入入阻阻抗抗的的特特殊殊器器件件如如静静电电计计管管，场场效效应应管管等组成的弱电流放大的电路。等组成

34、的弱电流放大的电路。l弱弱电电流流测测量量的的原原理理：使使弱弱电电流流在在一一个个高高电电阻阻上上产产生生可可观观的的压压降降，测测量量此此压压降降，可可得得知知电电流流的的大大小小，例例如如1010-9-9A A的的电电流流在在10109 9电电阻阻上上即即可可产产生生1 1伏伏的的压压降降。但但是是测测量量这这1 1伏伏的的压压降降并并不不容容易易，因因为为把把电电表表直直接接接接上上去去，如如果果电电表表的的输输入入电电阻阻比比高高电电阻阻小小，压压降降马马上上降降下下来来，因因而而要要求求输输入入电阻的值远大于高电阻值才不致影响压降的准确度。电阻的值远大于高电阻值才不致影响压降的准确

35、度。l弱弱电电流流放放大大器器实实质质上上是是个个阻阻抗抗变变换换器器，它它的的输输入入电电阻阻极极高，而其输出电阻很小，这样才可以驱动测量仪表。高，而其输出电阻很小，这样才可以驱动测量仪表。一、电阻式弱电流放大器一、电阻式弱电流放大器n弱电流放大器除了输入管必须选择好之外还需要注意下列二点：弱电流放大器除了输入管必须选择好之外还需要注意下列二点：零点漂移和零点摆动零点漂移和零点摆动 弱弱电电流流放放大大器器是是一一种种直直流流放放大大器器，因因此此必必须须注注意意零零点点漂漂移移，零零点点摆摆动动是是由噪声引起的，其中主要是由噪声引起的，其中主要是1/f噪声，。噪声，。测量时间的考虑测量时间

36、的考虑 事事实实上上，与与高高电电阻阻并并联联的的还还存存在在分分布布电电容容与与放放大大器器输输入入电电容容，在在输输入入电电流流变变化化时时，输输入入电电压压以以时时间间常常数数RC指指数数上上升升，达达到到稳稳定定需需要要时时间间，若若R=1012，即即需需要要100秒秒才才能能建建立立起起输输入入电电压压，把把R接接在在反反馈馈回回路路内内加加以以解解决决，使使R等等效效到到输输入入端端的的电电阻阻为为R/A，因因而而时时间间常常数数为为RC/A，建建立时间为原来的立时间为原来的1/A。作为弱电流放大器输入级的器件有两种：作为弱电流放大器输入级的器件有两种：l静电计管静电计管l和和MO

37、SMOS场效应管场效应管 静静电电计计管管是是一一种种低低栅栅流流的的真真空空管管，在在制制作作工工艺艺上上要要保保证证栅栅流流的的极极小小（从从灯灯丝丝发发射射机机制制、外外加加电电级级电电压压大大小小选选择择；电电极极间间清清洁洁度度，光光和和电电磁磁屏屏蔽蔽等等方方面面精精心心设设计计），优优良良的的静电计管栅流可小到静电计管栅流可小到1010-14-14A A以下，即输入电阻大于以下，即输入电阻大于10101414。绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管（MOSFETMOSFET）也也具具有有极极高高的的输输入入电电阻阻，在在使使用用时时同同样样也也需需注注意意其其工工艺艺上上安安排排，保保证证栅栅极极与与各各极极和和地之间有良好绝缘，同时应注意静电保护。地之间有良好绝缘，同时应注意静电保护。静电计管静电计管：一种特：一种特殊的电子管；殊的电子管；u栅极输入电阻栅极输入电阻：10141015；u栅极电流栅极电流:10-13 10-16A；u导电方式导电方式：单极：单极性载流子导电方式；性载流子导电方式；u缺点缺点：体积大，：体积大，寿命短，功耗高，寿命短，功耗高，稳定时间长。稳定时间长。第三章作业第三章作业3.2 3.5 3.7 3.8 3.9 3.10