一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置及方法与流程

本发明涉及核探测传输记录装置，具体涉及一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置及方法。

背景技术：

1、核探测器利用射线与物质相互作用产生的测量信号来反映射线剂量、强度、时变特性等信息，是核测量装置的核心部件，在高能物理、空间探测以及放射性医学等领域具有广泛的应用。核探测器工作的基本原理是核辐射与探测器材料相互作用后，能量沉积在核探测器内产生电子空穴对，产生的电子空穴对被电场收集，从而在外电路产生电信号。

2、在一些极端环境下，核探测装置中核探测器产生的电信号需要通过长电缆传输到远端的记录设备。但是由于长电缆存在传输带宽低、抗电磁干扰能力较弱等缺点，从而导致核探测装置输出的信号产生畸变。此外，电缆在强流瞬态脉冲辐射场中往往还会受到较强的电磁干扰，例如，高注量率x射线或γ射线辐射到电缆时，会在电缆表面激励出光电子或康普顿电子，从而引起系统电磁脉冲，耦合进电缆中的电磁脉冲会影响信号质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有核探测装置需采用长电缆传输输出的电信号，抗干扰能力较弱，传输带宽较低，从而导致信号失真的技术问题，而提供一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特殊之处在于：包括位于辐射场的核探测器和电光采样门、位于辐射场或远端的取样光脉冲源，以及位于远端的光电转换设备和记录设备；

4、所述核探测器的一侧用于接收核辐射信号，另一侧与电光采样门的电极连接，核探测器用于将核辐射信号转换为电信号，并输出至电光采样门；

5、所述电光采样门的光输入端通过光纤与取样光脉冲源连接，光输出端通过光纤与光电转换设备的输入端连接；所述取样光脉冲源用于产生固定幅度和间隔的取样光脉冲，电光采样门用于根据电信号携带的核辐射信息对取样光脉冲进行调制，产生携带核辐射信息的光信号；

6、所述光电转换设备的输出端与记录设备的输入端连接；所述光电转换设备用于将光信号还原为电信号传输至记录设备，记录设备用于记录输出的电信号。

7、进一步地，所述取样光脉冲源包括锁模激光器、第一解波分复用器、n个可调光延时线、n个可调光衰减器，以及波分复用器，其中，n为大于等于1的整数；

8、所述锁模激光器用于产生光脉冲，其输出端与第一解波分复用器的输入端连接；

9、所述第一解波分复用器具有n路输出，波分复用器具有n路输入；

10、所述第一解波分复用器的每个输出端分别通过一个可调光延时线、一个可调光衰减器与波分复用器的对应输入端连接；

11、所述波分复用器的输出端与电光采样门的光输入端连接。

12、进一步地，所述光电转换设备包括第二解波分复用器、n个光电探测器、n个电子模数转换器和数字信号处理器；

13、所述第二解波分复用器具有n路输出，其输入端与电光采样门的光输出端连接，n个输出端分别与n个光电探测器的输入端连接；

14、n个所述光电探测器的输出端分别对应连接n个电子模数转换器的输入端；

15、所述数字信号处理器包括n路输入，n个电子模数转换器的输出端分别与数字信号处理器的n个输入端连接；

16、所述第二解波分复用器用于将电光采样门输出的光信号解复用为n路光脉冲序列，光电探测器用于将光脉冲序列转换为电信号，电子模数转换器用于将电信号转换为数字信号，数字信号处理器用于对数字信号进行处理。

17、进一步地，所述核探测器为闪烁体探测器或半导体探测器。

18、进一步地，所述取样光脉冲源的输出为皮秒量级脉宽光脉冲串。

19、进一步地，所述电光采样门为利用电光晶体的电光效应制成的调制器。

20、进一步地，所述电光晶体为铌酸锂晶体linbo3、砷化镓晶体gaas或钽酸锂晶体litao3。

21、进一步地，所述电光采样门采用kg-pm-00000铌酸锂强度调制器

22、进一步地，所述光纤为单模光纤。

23、本发明还提供一种可输出光信号的宽带核探测传输记录方法，采用上述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：

24、步骤1、核探测器接收核辐射信号，然后将其转换为电信号，并输出至电光采样门；

25、步骤2、取样光脉冲源产生取样光脉冲，并将其输出至电光采样门；

26、步骤3、电光采样门接收电信号和取样光脉冲，并根据电信号携带的核辐射信息对取样光脉冲进行调制，得到携带核辐射信息的光信号；

27、步骤4、电光采样门将光信号通过光纤传输至光电转换设备；

28、步骤5、光电转换设备接收光信号，并将其还原为电信号传输至记录设备；

29、步骤6、记录设备记录光电转换设备输出的电信号，完成核辐射信号的探测、传输和记录。

30、与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

31、本发明提供的可输出光信号的宽带核探测传输记录装置中，采用电光采样门，将核探测器输出的电信号转换为光信号，再进行长距离传输，实现核-电-光的转换过程，避免了电缆传输方式中传输带宽受限的问题，同时，光信号传输不受电磁干扰的影响，避免了由于电磁干扰产生的信号畸变，保证了输出信号的质量，提高了信号传输的稳定性，传输带宽高、抗电磁干扰能力强。

技术特征：

1.一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：包括位于辐射场的核探测器(1)和电光采样门(2)、位于辐射场或远端的取样光脉冲源(3)，以及位于远端的光电转换设备(4)和记录设备(5)；

2.根据权利要求1所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述取样光脉冲源(3)包括锁模激光器(31)、第一解波分复用器(32)、n个可调光延时线(33)、n个可调光衰减器(34)，以及波分复用器(35)，其中，n为大于等于1的整数；

3.根据权利要求2所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述光电转换设备(4)包括第二解波分复用器(41)、n个光电探测器(42)、n个电子模数转换器(43)和数字信号处理器(44)；

4.根据权利要求1-3任一所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述核探测器(1)为闪烁体探测器或半导体探测器。

5.根据权利要求4所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述取样光脉冲源(3)的输出为皮秒量级脉宽光脉冲串。

6.根据权利要求5所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述电光采样门(2)为利用电光晶体的电光效应制成的调制器。

7.根据权利要求6所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述电光晶体为铌酸锂晶体linbo3、砷化镓晶体gaas或钽酸锂晶体litao3。

8.根据权利要求7所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述电光采样门(2)采用kg-pm-00000铌酸锂强度调制器。

9.根据权利要求8所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于：所述光纤为单模光纤。

10.一种可输出光信号的宽带核探测传输记录方法，采用权利要求1-9任一所述的一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及核探测传输记录装置，具体涉及一种可输出光信号的宽带核探测传输记录装置及方法，解决了现有核探测装置需采用长电缆传输输出的电信号，抗干扰能力较弱，传输带宽较低，从而导致信号失真的技术问题。本发明包括位于辐射场的核探测器和电光采样门、位于辐射场或远端的取样光脉冲源，以及位于远端的光电转换设备和记录设备，通过电光采样门将核探测器输出的电信号转换为光信号，再进行长距离传输，实现核‑电‑光的转换过程，避免了电缆传输方式中传输带宽受限的问题，同时，光信号传输不受电磁干扰的影响，避免了由于电磁干扰产生的信号畸变，保证了输出信号的质量，提高了信号传输的稳定性，传输带宽高、抗电磁干扰能力强。技术研发人员：吕宗璟,盛亮,易义成,阮林波,李海涛,田耕,罗通顶,张雁霞,赵前受保护的技术使用者：西北核技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29