核电子学答案.doc

第一章

1.1 核电子学与一般电子学的不同在哪里？以核探测器输出信号的特点来说明。

在核辐射测量中，最基本的特点是它的统计特性、非周期性、非等值性，核电子学分析这种信号，经处理得到有用的信息。

1.4 当探测器输出等效电流源时，求此电流脉冲在探测器输出回路上的输出波形并讨论R0C0<<τ的情况。

V0(s) = I0(s)·[R0∥(1/sc)]
= I0[1/(s+1/τ)]·[R0(1/sc0)/( R0+(1/sc0))
=( I0/ c0)·{1/[(s+1/τ) (s+1/ R0 c0)]}
∴
当R0 c0<<τ时，τ－R0 c0≈τ
∴

1.5 如图，设 ，求输出电压V(t)。

1.6 表示系统的噪声性能有哪几种方法？各有什么意义？输入端的噪声电压是否就是等效噪声电压？为什么？
ENV ENC ENN ENE η (FWHM)NE
不是

1.7 设探测器反向漏电流ID=10-8A，后级电路频宽为1MHz,计算散粒噪声相应的方根值和相对于ID的比值。

1.8 试计算常温下（设T=300K）5MΩ电阻上相应的均方根噪声电压值（同样设频宽为1MHz），并与1MHz能量在20pF电容上的输出幅值作比较。

∵
∴

1.9
U
求单个矩形脉冲f（t）通过低通滤波器，RC=T，RC=5T，及RC=T/5，时的波形及频谱。
t

1.10 电路中，若输入电压信号Vi（t）=δ（t），求输出电压信号V0（t），并画出波形图，其中A=1为隔离用。

由，得：

1.12 设一系统的噪声功率谱密度为，当此噪声通过下图电路后，求A点与B点的噪声功率谱密度与噪声均方值。

对A点：
,

噪声均方值：

对B点：
，

噪声均方值：

第二章

2.1 电荷灵敏前置放大器比电压灵敏前置放大器有什么优点？为什么把反馈电容称为积分电容，作用是什么？
优点：VOM稳定性高，能用高能量分辨能谱系统
Cf起积分作用，当A很大时，

2.2 试对下图典型的电荷灵敏前置放大器电路在输入冲击电流I(t)=Q·δ(t)时，

（1）求Vo(t)的一般表达式
（2）当Cf=1pF, Rf=109Ω时，画出大致波形并与Rf→∞时作比较。

（1）
∵
∴
（2）
RfCf=109×10-12=10-3(S)
V(t)
-Q/Cf
t
∞
10-3

2.4 一个低噪声场效应管放大器，输入等效电容Ci=10pF，输入电阻Ri=1MΩ，栅极电流IG=0.1μA，跨导gm=1mA/V，Cgs<<Cc，放大器频带Δf=10MHz，T=290K，1/f噪声可忽略，求输入端等效噪声。
输入电阻热噪声：
Ig噪声：
沟道热噪声：
∴

2.6 分析快电荷灵敏前置放大器，
（1） 画出简化框图
（2） 分别计算电荷和能量变换增益；
（ω=3.6ev/电子空穴对，e=1.6×10-19库仑）
（3） 估算电路的开环增益 （gm=5mA/V, A3=0.98）
（4） 估算该前放的上升时间 （Ca=5pF, Ci=5pF）

（2）ACQ=1/Cf=1×1012 V/C
ACE=e/(Cfω)=44.4 mv/Mev
（3）A0=gmR6/(1-A3)=750
（4）tr0=2.2RaCa/(1+A0F0)=2.2Ca(Ci+Cf)/gmCf=13.2 ns
2.7 讨论电荷灵敏、电压灵敏、电流灵敏三种前置放大器的特性，各适于哪方面的应用，为什么？
电流灵敏前放输出快，对输出电流信号直接放大，常用作快放大器，但相对噪声较大，主要适用于时间测量系统。电荷灵敏前放和电压灵敏前放用于能谱测量系统，电荷灵敏前放比电压灵敏前放输出电压稳定性高，可用在能量分辨率较高的系统。