核信號處理
正文
在核科學技術中要得到精確的核信息，往往需要用電子學方法對核探測器輸出的信號進行處理，這些方法統稱為核信號處理。脈衝成形 對核脈衝放大時，為了減少大量統計信號的堆積和不同徑跡造成的幅值虧損，提高信噪比和抗過載能力，往往在放大電路中採用相應的成形電路，並選擇合適的時間常數,使通過該電路後信噪比儘量大,脈衝寬度儘可能窄，並嚴格保持單極性(脈衝尾部無下沖)，還應滿足輸出－輸入的幅值線性關係。常見的有CR、RC、延遲線等成形電路。
抗過載技術 由於放大電路中存在電抗(如電容)參數,當統計信號通過放大器時,隨計數率變化而產生的基線漂移和脈衝堆積稱之為計數率過載；而相應於大幅度脈衝輸入時造成的阻塞或漏計數，稱之為幅度過載。這些過載會增加死時間，並造成嚴重的幅度畸變，需要採用抗過載的電子學方法消除（或減小）過載的影響。例如，採用直流耦合放大電路，或抗幅度過載性能較好的差動放大電路，或選擇電路工作點，使對雙向輸入脈衝均可線性放大，或採用限幅電路限制大幅度脈衝輸入等。在核譜儀系統中，還常採用極零補償、基線恢復和反堆積電路等。
極零補償 設計核脈衝成形電路時，讓後級電路傳輸函式的零（極）點與前級電路的極(零)點相消，使輸出波形成為無下沖的單極性脈衝，而且尾部衰減時間大為縮短，從而提高抗過載能力，減少過載失效時間。這類電路如圖1。調節電位器W可達到極零補償，輸出為單極性窄脈衝。
核信號處理反堆積 前一個脈衝未終了時，第二個脈衝又出現，這就會造成堆積。成形為較窄脈衝可以減少堆積，但由於核脈衝的時間隨機性，堆積仍難避免。常採用堆積判棄電路，當判斷堆積已發生時，即捨棄該信號，並相應對計數損失作校正。這種方法可減小由於堆積引起的能譜畸變。
線性門 使信號能線性傳輸的門電路。用來對所傳輸的模擬信號作時間上的篩選或採樣，但通過線性門的輸出脈衝在幅值上要和輸入成線性關係。該門的“開”和“關”則由符合一定條件的門信號來控制，要求開關速度快，關門時無輸出，台階（即開門和關門時的基線差值）很小。常用做幅度分析器的輸入門電路。
幅度甄別 對信號按幅值大小作判別和選擇，並可剔除幅度較小的干擾和噪聲，亦可用於檢出時間信息。常見的幅度甄別電路有施密特觸發器和電壓比較器。當輸入信號幅度大於預定值時,有一定信號輸出；反之,電路無輸出。這一預定值常稱作甄別閾，閾值可按需要調節。通常，單個幅度甄別器主要用於積分甄別，配合定標器作計數測量。而兩個以上甄別電路可組合作微分甄別，用作單道分析器。
核信號處理計數器 用於精密記錄某一時間間隔內所測脈衝的個數,常設計成按一定比例或標度(如10n或2n)進位，直接顯示數碼，並可用手動、半自動或自動定時方式來給定計數時間，作定時計數，亦可用作定數計時。結果數據可配印表機列印。
計數率儀 一種能連續顯示單位時間內所測脈衝的平均數及其相應變化的儀表，可將所測結果用指針式電錶或顯示器件直觀顯示出來或自動記錄。計數率儀通常由輸入成形電路、積分（或泵）電路、輸出顯示電路等組成。
多道幅度分析器 可對大量輸入脈衝按幅值精細地分道記錄，即把不同幅度的脈衝分別記錄到相應的道址中，由此測得脈衝數隨其幅值分布的譜形。多道幅度分析器主要包括模－數變換部分及存儲器、顯示器等。其工作原理是：當輸入幅度為A的脈衝時，經過模-數變換電路,轉換為數字量D（作為道址碼），接著把該道址中的計數加一，在測量過程中同時顯示各道的計數增長過程,最後就得到幅度分布譜。多道分析器常是模-數變換後，直接送計算機的記憶體儲器，稱為計算機多道分析器。衡量多道分析器的主要技術指標有：道數、道寬及其穩定性、被測幅度與道址的線性好壞（包括積分線性和微分線性）、測量死時間等。 多道分析器既可測量各種以幅度表示的能譜,也可配上時間-幅值變換作時間譜測量。多道分析器的採用，大大提高了核測量的精度與速度。
模-數轉換電路 模-數轉換電路是一種將脈衝幅度模擬量轉換為數字量形式的電路，以利進一步傳輸、運算、存儲和顯示。在核信息測量中,常用的幅度-數字變換方法有：線性放電（威爾金遜）法、非線性放電法和電壓比較逐次逼近法，多用於多道幅度（或時間）分析器中。由於電子數字計算機的使用,模-數轉換已成為外界模擬信號進入計算機的必要步驟。
道寬平滑技術 為改善多道分析器道寬的不均勻性和微分線性多採用道寬平滑方法，即用電子學（或計算機處理）方法每測一次把原點移動一定道寬。這樣，因道寬不均勻的偏差為移動後的各道所平均，使相對誤差減小，譜線光滑，測譜精度提高。
穩譜技術 用多道分析器測譜時，各種不穩定因素的影響會造成譜峰的位置變化或漂移,採用穩譜方法,可以保證長時間測譜的精確性。穩譜方法有多種，通常用兩個標準參考信號或參考峰。當峰位置漂移時，利用大參考信號（或高道址峰）調節或變換系統參數自動校正，而用小參考信號（或低道址峰）調節零道閥。採用這種反饋穩譜校正，可以製成穩定度較高的測譜系統。
時間甄別電路 即定時電路，是用以確定和提取時間信息的基本電路(確定核探測器輸出脈衝的時間信息)，也常用於時間分析器和各種定時電路。輸入脈衝幅度和波形的漲落,以及系統的噪聲,都會造成定時的誤差。常用的定時電路有前沿觸發電路、過零定時電路、恆比甄別定時電路，以及幅度和上升時間補償定時電路。
符合電路和反符合電路 用於選取時間上符合事件並舍棄無關事件的電路，稱為符合電路。通常，定義符合電路的電子學分辨時間為能產生符合輸出的輸入信號的最大時間差，而實際分辨時間是用延遲符合方法測得符合曲線的半高寬度來決定的。為了提高測量精度，常採取時間和幅度兩方面的選擇,即快-慢符合方法。反符合電路則是用於剔除某一時間間隔內不希望出現的信號。
時間分析器 用於分析、測量兩個核信號時間間隔的分布。例如，用符合方法測核素激發態壽命；用飛行時間法測量中子能譜等。時間分析方法有：延遲符合方法，即單道時間分析器方法，每改變一次延遲時間，測出相應的計數，這樣逐點測量可以得到時間譜；多道分析方法,是利用時間-數字變換分道記錄,或利用時間-幅度變換，再接多道幅度分析器，間接測出時間分布譜。
時間－數字變換 將被測的時間間隔轉換為數字編碼形式,再進行記錄和處理。典型方法是在時間間隔t內打開時鐘門，讓周期為t的時鐘脈衝通過，並暫存下來，所記錄的脈衝數m與被測時間 t成正比。實現時間-數字變換方法還有游標尺法，內插法及充、放電法等。
時間－幅度變換 將被測時間間隔變換成相應幅度的脈衝，其幅度大小與時間間隔成線性關係。時間轉換成脈衝幅度後,可用多道脈衝幅度分析器記錄,因而可以得到精確的時間譜。這種方法是套用較廣的時間測量方法。時間-幅度變換方法有起始-停止型和重疊型等，其基本原理都是使一電容器在所變換的時間間隔內恆流充電，充電幅度與時間間隔成正比，即把時間轉換成相應的幅值。
