該系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)測定乏燃料后處理廠中在線監(jiān)測點(diǎn)的鈾濃度及Σγ測量。系統(tǒng)包括三個(gè)部分，探測器、數(shù)字化譜儀、二次儀表。
在實(shí)時(shí)監(jiān)測中，探測器放置在壁龕內(nèi)（紅區(qū)），數(shù)字化譜儀放置在現(xiàn)場（橙區(qū)），二次儀表放置在主控室(白區(qū))。探測器進(jìn)行實(shí)時(shí)探測，將核信號發(fā)送給數(shù)字化譜儀，數(shù)字化譜儀進(jìn)行實(shí)時(shí)核信號處理，并將譜數(shù)據(jù)發(fā)送給二次儀表。二次儀表顯示濃度、活度、譜圖、趨勢圖、進(jìn)行報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲、電磁閥遠(yuǎn)程控制以及參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置等。下面分別對探測器、數(shù)字化譜儀、二次儀表進(jìn)行說明。
γ在線分析系統(tǒng)儀器性能參數(shù)
探測器
探測器部分包括NaI探頭、光電倍增管、前置放大電路。NaI探測器對γ射線進(jìn)行探測，輸出信號至光電倍增管，完成光信號-電信號的轉(zhuǎn)換后，再由光電倍增管輸出電脈沖信號至前置放大器。對核脈沖信號進(jìn)行調(diào)理后，前置放大器輸出信號至主放大器。光電倍增管外部采用磁屏蔽，以提高抗電磁干擾的性能。
數(shù)字化譜儀
數(shù)字化譜儀主要包括模擬、數(shù)字兩大部分以及外圍電源電路。其中，模擬部分主要包括主放大器和脈沖成形電路；數(shù)字部分包括ADC、增益控制、偏置調(diào)節(jié)、高壓控制模塊DAC(HV)、FPGA模塊電路以及ARM模塊。
前置放大器輸出信號由主放大器和成形電路處理后，得到信噪比核信號，經(jīng)20MHz 高速ADC采樣后，送入FPGA模塊進(jìn)行數(shù)字梯形成形、基線恢復(fù)、堆積脈沖識別與分離、幅度甄別以及死時(shí)間矯正等處理，后完成幅度甄別得到測量譜線。FPGA與ARM間通過SPI總線實(shí)現(xiàn)通信，將數(shù)據(jù)傳送至ARM模塊。數(shù)字化譜儀與二次儀表連接，為保證ARM模塊與二次儀表之間能進(jìn)行有效地遠(yuǎn)距離通信，設(shè)計(jì)使用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)設(shè)計(jì)CAN-USB模塊。即ARM模塊通過CAN總線收發(fā)數(shù)據(jù)，二次儀表通過USB2.0收發(fā)數(shù)據(jù)，CAN-USB模塊負(fù)責(zé)兩種通信協(xié)議間的轉(zhuǎn)換。ARM模塊除傳輸譜數(shù)據(jù)外，還能接受二次儀表控制命令，如對探測器高壓、主放大器增益、偏置以及測量時(shí)間等進(jìn)行控制。
二次儀表
采用無風(fēng)扇工業(yè)級一體化計(jì)算機(jī)，支持觸摸操作，安裝Windows 7操作系統(tǒng)。操作軟件設(shè)計(jì)為可視化操作界面，通過USB2.0收發(fā)數(shù)據(jù)。二次儀表一方面用于顯示測量時(shí)間、總計(jì)數(shù)、單道計(jì)數(shù)、能量分辨率、標(biāo)記區(qū)域計(jì)數(shù)等，并完成在線監(jiān)測點(diǎn)的鈾濃度及Σγ的分析，在顯示區(qū)域可進(jìn)行測量濃度、濃度趨勢線與譜圖之間自由切換顯示；另一方面，可遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場的數(shù)字化譜儀，設(shè)置工作參數(shù)。軟件操作通過鼠標(biāo)、觸摸屏均可完成。
軟件參數(shù)
軟件界面主要顯示測量時(shí)間、總計(jì)數(shù)、單道計(jì)數(shù)、能量分辨率、標(biāo)記區(qū)域計(jì)數(shù)等，并在測量中，可實(shí)現(xiàn)測量濃度、測量活度、趨勢線與譜圖之間自由地切換顯示。設(shè)置好測量參數(shù)(偏置、增益等)，使用Am-241源進(jìn)行γ吸收實(shí)驗(yàn)，圖9-8所示為測量結(jié)果
實(shí)測譜圖
LMX-3000X 钚在線分析系統(tǒng)
該系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)測定乏燃料后處理廠中在線監(jiān)測點(diǎn)的钚濃度。系統(tǒng)包括三個(gè)部分，探測器、數(shù)字化譜儀、二次儀表。
钚在線系統(tǒng)儀器性能參數(shù)
探測器
探測器部分主要包括Amptek公司推出的FAST_SDD半導(dǎo)體探測器，該探測器集成了前置放大器。Fast-SDD探測器對在線監(jiān)測點(diǎn)的所有放射性核素的特征X射線進(jìn)行探測，并輸出脈沖信號至前置放大器。前置放大器對脈沖信號進(jìn)行初步濾波成形等調(diào)理后，輸出核脈沖信號至主放大器。圖9-13所示為Fast-SDD探測器性能參數(shù)的測試結(jié)果。
9.2.2 數(shù)字化譜儀
數(shù)字化譜儀主要包括模擬、數(shù)字兩大部分以及外圍電源電路。其中，模擬部分主要包括主放大器和脈沖成形電路；數(shù)字部分包括ADC、增益控制、偏置調(diào)節(jié)、FPGA模塊電路以及ARM模塊。
前置放大器輸出信號由主放大器和成形電路處理后，得到信噪比核信號，經(jīng)20MHz 高速ADC采樣并數(shù)字化后，送入FPGA模塊進(jìn)行數(shù)字梯形成形、基線恢復(fù)、堆積脈沖識別與分離、幅度甄別以及死時(shí)間矯正等處理，從而得到測量譜線。FPGA與MCU間通過SPI總線實(shí)現(xiàn)通信，將數(shù)據(jù)傳送至ARM模塊。數(shù)字化譜儀與二次儀表連接，為保證ARM模塊與二次儀表之間能進(jìn)行有效地遠(yuǎn)距離通信，設(shè)計(jì)使用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)設(shè)計(jì)CAN-USB模塊。即ARM模塊通過CAN總線收發(fā)數(shù)據(jù)，二次儀表通過USB2.0收發(fā)數(shù)據(jù)，CAN-USB模塊負(fù)責(zé)兩種通信協(xié)議間的轉(zhuǎn)換。ARM模塊除傳輸譜數(shù)據(jù)外，還能接受二次儀表控制命令，如對探測器高壓、主放大器增益、偏置以及測量時(shí)間等進(jìn)行控制。
9.2.3 二次儀表
采用無風(fēng)扇工業(yè)級一體化計(jì)算機(jī)，支持觸摸操作，安裝Windows 7操作系統(tǒng)。操作軟件設(shè)計(jì)為可視化操作界面，通過USB2.0收發(fā)數(shù)據(jù)。二次儀表一方面用于顯示測量時(shí)間、總計(jì)數(shù)、單道計(jì)數(shù)、能量分辨率、標(biāo)記區(qū)域計(jì)數(shù)等，并根據(jù)钚-239的特征X射線能量，完成在線監(jiān)測點(diǎn)鈾濃度的分析，在顯示區(qū)域可進(jìn)行測量濃度、濃度趨勢線與譜圖之間自由切換顯示；另一方面，可遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場的數(shù)字化譜儀，設(shè)置工作參數(shù)。軟件操作通過鼠標(biāo)、觸摸屏均可完成。
9.2.4.4 軟件參數(shù)
實(shí)測譜圖
