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第一章 核辐射探测基础知识 1

1.1 放射性衰变及放射性核素 1

1.1.1 衰变类型及衰变规律 1

1.1.2 天然放射性核素 5

1.1.3 人工放射性核素 6

1.2 射线与物质相互作用 7

1.2.1 带电粒子与物质相互作用 7

1.2.2 电磁辐射与物质相互作用 10

1.3 核辐射探测器 14

1.3.1 计数器 15

1.3.2 径迹室 16

1.3.3 气体探测器 16

1.3.4 闪烁体探测器 21

1.3.5 半导体探测器 22

第二章 常用信号的模拟 35

2.1 正弦信号的模拟 35

2.2 负指数信号模拟 37

2.3 双指数信号的模拟 39

2.4 重叠脉冲的模拟 40

2.5 平头脉冲的模拟 41

2.6 噪声的模拟 41

第三章 拉普拉斯变换在核电子学中应用 44

3.1 拉普拉斯变换介绍 44

3.2 常用核电子学电路的拉普拉斯变换 46

3.2.1 C-R微分电路 46

3.2.2 R-C积分电路 49

3.2.3 核信号极零相消电路 50

3.3 放大电路 52

3.3.1 反相放大电路 52

3.3.2 同相放大电路 54

3.4 S-K滤波电路 56

第四章 信号处理电路的数值分析与数字模拟 60

4.1 C-R微分成形电路的分析与模拟 60

4.2 R-C积分成形电路的分析与模拟 65

4.3 极零相消电路的分析与模拟 68

4.4 负指数信号的计算机模拟 70

4.4.1 标准负指数信号时域内数字成形处理的模拟 70

4.4.2 标准负指数信号数字C-R微分成形 71

4.4.3 标准负指数信号数字极零相消成形 71

4.5 核脉冲信号放大电路的数值模拟 72

4.5.1 反相运算放大电路模型 72

4.5.2 同相运算放大电路模型 74

4.5.3 两种改进电路的滤波效果的对比研究 76

4.6 S-K电路的分析与模拟 77

4.6.1 S-K滤波器介绍 77

4.6.2 S-K滤波器的数值分析与数字实现 77

4.6.3 数字S-K滤波器在信号处理上的应用研究 80

4.7 C-R电路和R-C电路频率特性分析 85

4.7.1 C-R电路频率特性分析 85

4.7.2 C-R电路波特图 86

4.7.3 R-C电路频率特性分析 87

4.7.4 R-C电路波特图 87

第五章 数字脉冲成形的分析与模拟 89

5.1 数字脉冲成形的发展 89

5.2 数字脉冲成形的理论 90

5.2.1 核脉冲与梯形（三角形）脉冲的数学描述 90

5.2.2 梯形（三角形）成形的函数卷积法 91

5.3 梯形（三角形）成形的模型建立 96

5.4 梯形（三角形）脉冲成形的仿真 97

5.5 梯形（三角形）成形的问题与改进 101

5.5.1 输入信号与成形时间 101

5.5.2 重叠脉冲的分离 102

5.5.3 单脉冲成形方法的实现 105

5.5.4 连续脉冲信号成形的讨论 107

5.6 基于z变换的梯形成形 109

5.6.1 梯形成形算法 109

5.6.2 算法收敛性 111

5.6.3 噪声抑制 113

5.6.4 实测脉冲测试 114

第六章 LC、LRC电路的分析与计算 116

6.1 LC滤波电路 116

6.1.1 LC滤波电路复频域分析 116

6.1.2 LC滤波电路数值分析 117

6.1.3 验证与误差分析 118

6.2 LC、RC滤波电路的数字滤波对比分析 119

6.2.1 纹波滤波仿真 119

6.2.2 噪声滤波仿真 120

6.2.3 纹波、噪声叠加滤波仿真 121

6.3 LRC滤波电路 121

6.3.1 LRC滤波电路复频域分析 121

6.3.2 LRC滤波电路数值分析 123

6.3.3 LRC滤波电路数值仿真 123

第七章 核数据处理方法 126

7.1 最小二乘拟合法平滑 126

7.2 S-K平滑处理 128

7.3 卡尔曼平滑方法 130

7.3.1 应用介绍 130

7.3.2 卡尔曼滤波原理 130

7.3.3 卡尔曼滤波的自适应处理 135

7.3.4 卡尔曼滤波的数学模型的建立和优化 137

7.3.5 数字基线处理 143

7.4 小波分析在核能谱数据平滑中的应用 145

7.5 核信号的FIR数字滤波模拟计算 147

7.5.1 FIR滤波器的设计 147

7.5.2 最小二乘FIR滤波器的实现 149

7.6 几种平滑方式的对比分析 151

第八章 虚拟核仪器设计 155

8.1 随机信号 155

8.1.1 均值分布 155

8.1.2 正态分布 156

8.1.3 负指数分布 158

8.2 连续脉冲信号的数字模拟 160

8.2.1 高分辨率连续信号的数字模拟 160

8.2.2 分辨率可调节连续信号的数字模拟方法Ⅰ 161

8.2.3 分辨率可调节连续信号的数字模拟方法Ⅱ 162

8.3 基于数字存储技术的DPP设计 163

8.4 双通道数字成形的计算机模拟 166

第九章 数字化核仪器系统的构建与测试实验 167

9.1 核仪器数字化发展历程 167

9.2 影响核仪器性能指标的主要因素 167

9.2.1 探测器的固有分辨率 168

9.2.2 弹道亏损 168

9.2.3 脉冲堆积 169

9.2.4 噪声 169

9.3 核仪器系统硬件电路设计 170

9.3.1 主放大电路设计 170

9.3.2 高速ADC电路设计 172

9.3.3 FPGA电路设计 175

9.3.4 接口电路设计 181

9.4 性能测试与样品分析 185

9.4.1 核脉冲信号实时采集与数字成形的测试 185

9.4.2 标准核素能谱的测试 187

9.4.3 实际样品的分析实验 191

9.4.4 补充实验 195

附录 测量系统介绍 197

Ⅰ 测量系统：数字化低本底γ多道能谱仪 197

Ⅱ 测量系统：CIT-3000DPP数字脉冲处理仪 198

Ⅲ 基于Matlab平台的数值微分仿真实验 199

参考文献 203