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脉冲分析仪 dp5

审查

Amptek DP5 是一款先进的高性能低功耗脉冲处理器。它将前置放大器输出的信号数字化,取代了传统模拟光谱系统中的整形器和分析仪。与传统系统相比,DP5 具有多项独特优势,包括性能提升(分辨率极高、吞吐量高、稳定性增强)、灵活性增强、功耗低、尺寸小、成本低。

DP5 使用专用电路实现脉冲处理。它包括一个 8051 兼容微控制器来控制设备。通信接口包括 RS232、USB 和以太网。还提供多条通用 I/O 线。DP5 专为 OEM 和需要定制选项且熟悉电子产品的实验室用户而设计。

图 1. DP5 照片:3.5 英寸 x 2.5 英寸

图 1. DP5 照片:3.5 英寸 x 2.5 英寸

特殊之处

  • 80 MHz ADC
  • 更换整形器和分析仪
  • 支持任意极性前置放大器的复位和反馈
  • MCS 模式
  • 16 SCA
  • 可配置电荷灵敏前置放大器,与 PMT 配合使用
  • 适用于实验室条件下的 OEM 使用
  • 灵活定制

脉冲处理和 MCA

  • 梯形脉冲形状
  • 峰值时间从 0.1 至 102.4 µs
  • 持续时间从 0.05 至 51.2 µs
  • 4000000 赫兹
  • 最多 8000 个频道

联系

  • 接口:RS-232、USB、以太网
  • 输出至示波器-用于脉冲控制和调整
  • 用于数据收集和控制的PC软件(包括API)
  • 许多可配置的附加输入和输出

物理特性

  • 低功率:600mW
  • 小尺寸:3.5 x 2.5 V

应用

  • X 射线和伽马探测器

  • 核物理 

  • 便携式、电池供电系统

  • OEM(作为组件)

  • 流程管理

  • 研究与教育

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图 2. 上面的脚注 1 显示了 DP5 输入端的信号,该信号是可复位电荷敏感前置放大器的输出。然后,该信号经过模拟粗滤波器处理,产生图脚注 2 所示的信号。该信号被数字化,然后在 DP5 中处理,产生脚注 3 所示的信号。最后,DP5 产生图 4 所示的输出频谱。

获得 粗、细链条调节组合,可在 0.84 至 127.5 范围内平稳调节。
粗略放大 16 个逻辑排列的粗调步骤,从 x1.12 到 X102。
1,12 2.49 3.78 5.26 6.56 8.39 10,10 11.31
14.56 17.77 22.42 30.83 38.18 47,47 66.26 102.0
平滑增益 增益平滑可调,范围为 0.75 至 1.25,分辨率为 10 位
全尺寸 1000mV 输入脉冲 @ x1 增益
稳定 <20 ppm/°C(典型值)
ADC 时钟频率 20 或 80 MHz,12 位 ADC(软件)
脉冲形状 梯形。具有高斯整形时间 t 的半放大器具有 2.2t 的峰值时间,其性能与相同峰值时间的梯形相当。
高峰时间 30 个软件可选峰值时间范围从 0.1 到 102 µs,对应半高斯整形时间从 0.05 到 45 µs。
平顶时间 每个峰值时间有 16 个软件可选值(取决于峰值时间)> 0.05 µs。
最大计数速度 峰值时间为 0.2 µs,可以观察到 4 MHz 周期信号。
脉冲死区时间 死区时间为峰值时间的 1.05 倍。无转换时间。
解决时间 120纳秒
脉冲叠加 当分辨时间小于 120 ns 时,脉冲分离较大,而当为 1.05 x 峰值时间时,脉冲分离较小。
恢复扫描线 非对称,16 个软件可选斜率设置。

 

马华

通道数 256、512、1024、2048、4096 和 8192 个通道。
每通道字节数 3 字节(24 位)- 1670 万个事件
预设收集时间 从 10 毫秒到 466 天
数据传输时间 5ms(USB)或 280ms(RS-232)内 1k 通道
转换时间
数据呈现 时间、总计数器、ROI 计数器、通道计数
MCS 时间基准 从 10 毫秒/通道到 300 秒/通道
民政部对外管理 输入:脉冲仅由外部逻辑接受。输入可以是高电平有效或低电平有效。
计数器 MCA 接受事件计数较低的通道、传入事件(事件计数高于阈值的通道)、选择逻辑丢弃的事件以及外部事件计数器。

 

硬件

微处理器 Silicon Labs 8051F340 8051 兼容核心
外部存储器 512kB SRAM
固件 信号处理可通过可在现场升级的固件进行编程。

 

联系

RS-232 标准RS-232接口,速度高达115.2 kBytes。
USB USB 2.0 全速(12 Mb/s)标准。
以太网 标准 10Base-T

 

附加输入和输出

该连接器的主要用途是暴露 DP5 主要处理不需要的逻辑信号:光谱采集和传输通过串行接口完成。这些通常是与 DP5 处理的每个脉冲相关的“低电平”逻辑信号。它们主要用于同步 DP5 收集的数据并传输到外部设备,以及用于 DP5 的计数和定时输出。

单通道分析仪(共16台)

硬件
8 个 SCA 具有输出逻辑、软件独立的 LLD 和 ULD、LVCMOS(3.3)电平(TTL 兼容)数字输出,软件可在 8 个参数之间进行选择,包括 INCOMING_COUNT、引脚组、MCS_TIMEBASE 等。硬件 SCA 也可以路由到内部计数器并由软件读取。

软件

8 个 SCA,可独立选择 LLD 和 ULD,可在 INCOMING_COUNT、接触集、MCS_TIMEBASE 等 8 个参数之间进行选择。SCA 软件与内部计数器相连并可由软件读取。

数字输入 两个独立输入、软件可选 MCA_GATE、EXTERNAL_COUNTER
通用 I/O、两个用于定制应用的 I/O 线。
输入/输出 I/O 线对于用户应用的两个主要用途
数字示波器 在电脑上显示波形图,选用软件显示输出波形,ADC等,帮助调试和优化配置。

 

辅助连接器触点

接触 # 姓名 接触 # 姓名
1 SCA1 2 SCA2
3 血清白蛋白3 4 SCA4
5 SCA5 6 SCA6
7 SCA7 8 SCA8
9 辅助输入1 10 辅助输出1
11 辅助输入2 12 辅助输出_2
十三 IO2 14 IO3
15 地线 16 地线

 

联系

模拟输入 模拟输入接受来自电荷敏感前置放大器的正脉冲或负脉冲。
注意:可以配置电荷敏感前置放大器以与 PMT 一起使用。有关更多信息,请联系 Technoanalitpribor。1x3
Molex 部件编号 22-28-8032。
营养 +5VDC 广濑 MQ172-3PA (55)
RS232 标准 2.5 毫米耳机插孔。
USB 标准 USB 迷你连接器。
以太网 标准以太网连接器。
辅助的 2x8 16 针 2 毫米(Samtec 部件编号 ASP-135096-01)。Samtec 连接器 P/N TCMD-08-S-XX.XX-01
DAC 输出 此输出用于示波器模式,以查看脉冲形状和其他诊断信号。范围:0 至 1 V。1x2
Molex 零件编号 22-28-8022。

 

营养

+5 伏 80 MHz:200 mA(1 W)(典型值)
20 MHz:180 mA(0.9 W)(典型值)
输入信号范围 +4V 至 +5.5V(典型值为 0.25 至 0.18)
初始过渡 2A,持续时间 <100ns
电源 外部电源或 USB 总线

 

尺寸、重量

尺寸 3.5 英寸 x 2.5 英寸
重量 32 克

 

一般的

工作温度 从 -40°C 至 +85°C
保修期 1 年
设备使用寿命 5 至 10 年,取决于使用情况
储存和运输 长期存储:干燥环境下可保存 10 年以上
典型存储和运输温度:-40°C 至 +85°C,湿度 10% 至 90%,无凝结
一致 符合 RoHS 规定

 

DP5 架构

DP5 是核仪器完整信号处理链中的一个组件。DP5 的输入是前置放大器的输出。DP5 将输出放大器数字化,应用实时数字信号处理,确定幅度(数字),并将该值存储在直方图内存中,从而创建能谱。然后,该光谱通过 DP5 串行接口传输到用户的计算机。显然,DP5 必须与其他组件一起使用,包括探测器、放大器和计算机。

 

图 3. 完整系统中 DP5 的框图。

+图 3. 完整系统中 DP5 的框图。

 

模拟输入滤波器

DP5 的输入是电荷敏感前置放大器的输出。模拟预滤波器电路准备该信号以供进一步数字化。该电路的主要功能是 (1) 使用 ADC 的动态范围应用适当的增益和偏置,以及 (2) 执行一些滤波和脉冲整形以优化数字化。 

注意:DP5 可以与板上电荷感应前置放大器一起订购,以便与 PMT 一起使用。

模数转换器

ADC 以 20 或 80 MHz 的速度(可通过软件选择)对输出模拟信号进行初步滤波后进行数字化。数字值实时传输到使用 12 位 ADC 的数字脉冲发生器。

数字脉冲发生器

ADC 输出使用流水线架构连续处理,以实时创建脉冲形状。这是通过像任何其他整形器一样对脉冲进行整形来实现的。脉冲形状完全数字化。然后可以将其路由到 DAC 进行诊断,但这不是必需的。

DPP 内部有两条并行信号处理路径 - “快速”和“慢速”通道,经过优化可从传入脉冲中获取不同的信息。“慢速”通道具有较大的整形时间常数,经过优化可获得准确的脉冲高度。慢速通道中每个脉冲的最大值是脉冲整形器的主要输出。“快速”通道经过优化可获得时序信息:检测慢速通道中重叠的脉冲、测量传入计数率、测量脉冲上升时间等。

DP5 采用梯形脉冲形状,可提供高能量分辨率,减少弹道赤字,并在高计数率下提供出色的计数稳定性。

脉冲选择逻辑

脉冲选择逻辑可拒绝无法满足测量精度的脉冲。它包括脉冲重叠抑制、上升时间鉴别、外部门逻辑等。在高计数率下,DP5 比传统模拟整形器具有更好的脉冲重叠抑制和更高的吞吐量。

记忆直方图

直方图存储器的工作原理与传统 MCA 类似。当脉冲以某个峰值到达时,相应存储单元中的计数器将递增。结果是一个直方图,即一个数组,其中每个单元包含具有相应峰值的事件数。这是能量谱,也是 DP5 的主要输出。该设备还包括多个计数器,用于计数采样脉冲的总数以及输入脉冲、未计数事件等的数量。其他输出包括八个不同的单通道分析仪以及来自信号处理链中多个点的数字输出 DAC 和脉冲形状显示。

界面

DP5 包括用于这些不同功能与用户计算机之间接口的硬件和软件。接口的主要功能是将频谱传输给用户。接口还控制数据采集、启动和停止处理以及清除内存直方图。它还控制模拟和数字整形的某些方面,例如设置模拟增益或整形时间脉冲。

该接口包括一个兼容RS232、USB、以太网的微控制器。

PC5 电源和接口

Amptek DP5 数字处理器是核仪器完整信号处理系统的一个组件。它可以与其他组件一起使用,包括(至少)探测器和放大器,以及带有串行接口和通信软件的计算机。DP5 本身有自己的 +5 VDC 电源。当将 DP5 与 Amptek 探测器一起使用时,探测器和前置放大器不需要额外的电源。Amptek 通过 PC5 提供电源,PC5 与 DP5 接口并为 Amptek 探测器提供电源。

PC5 通过 +5VDC 电源为 Amptek XR-100 探测器供电。该板适用于使用 Amptek 传感器和前置放大器的用户。USB 接口无法提供足够的电流来操作 XR100,因此需要外部直流电源,并且必须提供 2.5V 至 5.5V 之间的电源。 

尺寸:3.5 英寸 x 2.5 英寸

 

图 4. 带有 PC5 和 Amptek 探测器/前置放大器的 DP5。

+图 4. 带有 PC5 和 Amptek 探测器/前置放大器的 DP5。

 

图 5. DP5(顶部)与 PC5(底部)配对

+图 5. DP5(顶部)与 PC5(底部)配对

 

图 6. DP5(底部)与 PC5(顶部)配对,后视图

+图 6. DP5(底部)与 PC5(顶部)配对,后视图

 

软件

DP5 需要两个不同的软件包:在 DP5 上的微控制器上运行的固件(固件)和在附带的计算机上运行的软件。

嵌入式软件

嵌入式软件负责控制 MCA 控制脉冲的处理、执行一些数据处理以及与个人计算机交互。该软件是预安装的,用户无法更改。Amptek 不断发布软件更新,用户可以下载。

 

图 7. DPPMCA 显示和软件

+图 7. DPPMCA 显示和软件

 

软件界面

DPPMCA 软件

DP5 可通过专用软件在 Amptek DPPMCA 显示屏上进行控制。该软件可用于控制和显示 DP5,并支持 ROI、校准、峰值搜索等。

DPP 开发工具包

DP5 附带完整的软件开发工具包 (SDK)。用户可使用此平台轻松开发自己的软件,以控制 DP5 实现自定义应用或将其与更大的系统对接。提供 VB、VC++ 等示例。

将 A250 连接到 DP5、数字脉冲处理器和 MCA

 

图 9. A250 电荷敏感前置放大器连接到 DP5 或 PX5 和 MCA

+图 9. A250 电荷敏感前置放大器连接到 DP5 或 PX5 和 MCA

将锗 (HPGe) 探测器连接到 DP5

 

图 10. DP5 脉冲处理器连接到锗 (HPGe) 探测器。各种材料

+图 10. DP5 脉冲处理器连接到锗 (HPGe) 探测器。各种材料

 

图 11. DP5 脉冲处理器连接到锗 (HPGe) 探测器。各种放射性同位素

+图像

 

DP5G 与闪烁体和光电倍增管配合使用

Amptek DP5G 是一款高性能、低功耗数字脉冲处理器,专为闪烁光谱系统而设计。它连接到 PMT 的阳极,包含一个电荷敏感前置放大器和脉冲处理器板,可取代传统核光谱系统中的整形放大器和 MCA。与传统系统相比,DP5G 具有许多优势,包括更高的吞吐量、更高的灵活性、小尺寸和更低的成本。

 

图 12. DP5G 全尺寸显示,2" x 1.75"

+图 12. DP5G 全尺寸显示,2&quot; x 1.75&quot;

 

DP5G 是完整伽马能谱仪系统中的一个组件,如下图所示。DP5G 仅包含基本的信号处理功能。完整的系统还必须包括一个模块探测器(闪烁体、PMT、高压电源、管)和一个带有电源和连接器的接口电路,用于串行连接。Amptek 可以为用户提供单个 DP5G,也可以提供 PCG 接口模块,也可以提供包括模块探测器在内的完整系统。整个系统是一个单独的 Amptek 产品。

DP5G 代表了数字脉冲处理领域的最新一代。DP5G 是针对闪烁计数器优化的 DP5 变体。DP5 技术包括快速峰值时间、改进的脉冲混叠抑制和脉冲形状鉴别、更好的死区时间校正、“模式列表”等附加功能和附加接口。

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