脉冲高度分析器

采用如闪烁或半导体探测器之类的探测器，能使来自探测器(和放大器)的电压脉冲高度与带电粒子、X或γ线在探测器中消耗的能量成正比。页边图9-2描绘了来自与闪烁或半导体探测器相连的放大器的一个典型脉冲串。这些脉冲可能经过一个单道脉冲高度分析器(PHA)拣选来产生一个脉冲高度谱。这个谱反映了在入射光子或粒子相互作用过程中积聚在探测器中的能量分布情况。脉冲高度分析中用到微分拣选和积分拣选这两种技术。

图9-2 用2×2英寸Na I(Tl)晶体测得的131I的积分脉冲高度谱

对于积分拣选法，脉冲高度分析器中的单个鉴别器，可从所有脉冲都被传输到显示设备的位置变化到所有脉冲都被拒绝的位置。图9-2是131I的积分谱。在X轴上的脉冲高度的任何值处，曲线的高度表示大到足以能够通过输入鉴别器并到达显示设备的脉冲的数目。

单道脉冲高度分析器主要由两个与非符合电路相连的鉴别器组成。鉴别器所传输的脉冲，其高度均在某一最小幅度之上。例如，图9-3中，下限鉴别器传输脉冲大小大于V1的脉冲，上限鉴别器传输大于V2的脉冲。来自放大器的脉冲被同时施加到两个鉴别器。因太小( ＜V1)而不能被任一鉴别器传输的脉冲被拒绝而不能传输到非符合电路中。大小在V1和V2之间的脉冲只能由下限鉴别器传输到非符合电路的一个输入端。大到足以( ＞V2)被两个鉴别器都能传输的脉冲被同时传送到非符合电路的两个输入端。当只有一个输入端接收到脉冲时，非符合电路才会输出一个脉冲到显示设备上。当两个输入端同时接收到信号时，脉冲就不会被传送到显示设备。因此，显示设备只能记录大小在V1和V2之间的脉冲的数量。显示设备记录的脉冲大小的范围随下限和上限鉴别器V1和V2的设置的变化而变化。这些设置在脉冲高度分析器上标注为“下限鉴别器”和“上限鉴别器”、“E1”和“E2”或“低位”和“高位”。有时候(如，在一些闪烁照相机中)，脉冲高度分析器的下限和上限鉴别器是不可调的。用这种类型的分析器，通过改变来自探测器的脉冲大小的范围或放大器中脉冲的放大倍数，能够实现微分脉冲高度分析。而通过改变闪烁探测器中的光电倍增管的高压或放大器的增益能实现这些改变。

图9-3 撞击在一个单道脉冲高度分析器的鉴别器V1和V2上的一系列电压脉冲示意图。高度在V1和V2之间的脉冲被计数。高度小于V1的脉冲被两个鉴别器拒绝，高度大于V2的脉冲被非符合电路拒绝

在一个具有互相之间独立可调的鉴别器的脉冲高度分析器中，施加在鉴别器上的电压即使有很小的波动都有可能严重影响传送到非符合电路的脉冲的大小范围。为了减少这种对电压稳定性的依赖，上限鉴别器应该“骑”在下限鉴别器上。这种方式能使鉴别器之间保持恒定的脉冲大小差距。下限鉴别器称为“窗位”、“域值”、“E”、“基线”或“峰值电压”，两个鉴别器之间的脉冲大小差距可称为“窗宽”、“窗口”，“缝隙宽度”、“ΔE”或“窗口百分比”。下限鉴别器的位置决定了传输到显示设备上的脉冲的最小幅度，窗口宽度决定了传输的脉冲幅度的增量。随着窗宽的减小，输入到显示设备的脉冲越来越少，但是脉冲高度谱的脉冲幅值(能量)分辨率增加了。图9-4是131I的一个差分脉冲高度谱。

图9-4 用2×2英寸Na I(Tl)晶体测得的131I的微分脉冲高度谱。谱的峰值表示闪烁晶体中364 ke V的γ线被完全吸收产生的脉冲

大部分脉冲高度分析器既能在积分模式下工作，也能在微分模式中工作。在微分模式下，一些分析器能用独立的下限和上限鉴别器或一个可变下限鉴别器和一个相关的窗口进行操作。

脉冲高度分析器的线性表明了下限鉴别器(或窗口中部)的位置与传送到显示设备的脉冲大小之间的关系。对于一个线性放大的计数系统而言，如果进入显示设备的脉冲平均大小被作为下限鉴别器的位置或分析器窗口中心的函数来绘制，应该得到一条直线(图9-5)。直线的最大偏离称为积分非线性度，在一个令人满意的计数系统中，积分非线性度小于1%。零点偏移描述了曲线(如图9-5中所示曲线)原点的正负位移。

图9-5 由脉冲高度分析器传输的、作为该分析器窗口中心位置的函数的脉冲平均大小