芽孢桿菌屬

[拼音]：hedianzixue

[英文]：nuclear electronics

研究用於電子學技術探測核粒子及輻射的電子學技的核物理分支學科。核科學的發展從一開始就是與電子學技術的應用緊密相聯、相互促進的，核電子學的發展已為核科學、核工業和核技術應用提供了各種放射性儀器、儀表和系統裝置。

當前核電子學的研究工作主要是在脈衝幅度測量、時間測量、高能物理實驗多參量譜的獲取、標準化、電子計算機的應用幾個方面進行的。

脈衝幅度測量系統

核脈衝譜儀是常用的測量核粒子能量的儀器。核脈衝譜儀一般由射線探測器、探測器供電電源、線性脈衝放大器和多道脈衝幅度分析器（見核物理中的脈衝幅度分析器）組成。射線探測器把核粒子的能量變換成電脈衝訊號，用多道脈衝幅度分析器測量經放大後的脈衝的幅度分佈，就可以得到核粒子的能譜。為了達到較高的能量解析度，除了需要使用能量解析度較高的探測器之外，最重要的問題是減少測量系統的電子噪聲提高測量系統的信噪比。降低電子噪聲的關鍵是研製低噪聲前置放大器，採用低噪聲結型場效應電晶體，並把它置於低溫環境中可以有效地降低電子噪聲。此外也研製了一些低噪聲前置放大器型別的電路，如漏反饋前置放大器、脈衝光反饋前置放大器等。目前，雖然在降低電子噪聲方面作了很大的努力，在測量低能核粒子的能量時，電子噪聲仍然是引起測量誤差的主要原因。在前置放大器一定的情況下，主要通過提高整個測量系統的信噪比，減少電子噪聲對能量解析度的影響。常用的方法是在測量系統的訊號傳輸通道中加入成形電路以改善系統的傳輸特性。早期的成形電路採用CR-RC阻容濾波網路，信噪比僅為理論極限值的73.5％。以後出現了有源濾波器、時變濾波器、橫向濾波器以及各種數字濾波的方法，使得整個測量系統的信噪比達到僅比理論極限值小1.9％。

脈衝幅度測量系統中的另外一個問題是如何提高在高計數率條件下的效能。一般當輸入脈衝計數率提高時，測得的能譜中的峰位將產生移動；峰的寬度增加即能量解析度變壞。這與在測量系統中產生的脈衝堆積效應和基線波動有關。為改善測量系統在高計數率條件下的工作效能，除採用適於高計數率工作的成形電路之外，必須採取其他措施減少在計數率增高時所產生的能譜畸變。

近年來脈衝幅度測量系統的自動化程度和資料處理能力有了很大的提高。以電子計算機為中心控制部件的資料獲取和處理系統不僅提高了實驗自動化程度，而且能夠以實驗者要求的形式輸出最終的實驗結果（見核物理實驗資料獲取和處理系統）。

時間測量系統和快電子學

時間測量系統用於測量各種事件之間的時間關係。時間符合測量系統可以記錄同時發生的事件的數目；多道時間譜儀則用來測量事件在時間上的分佈。被測量的事件的時間間隔常常小於10-9秒，因而需要研究脈衝響應時間為10-9秒到10-12秒的電路技術，這種電路技術稱為快電子學。

時間測量系統中的一個重要問題是時間揀出的方法。理想的時間揀出電路的輸出脈衝出現時間應嚴格地與事件發生的時間相關。實際上卻存在有三個主要的誤差來源。即時散、時顫和時間漂移。時散是由輸入脈衝的幅度和波形變化引起的時間揀出電路的輸出脈衝在時間上的不確定；時顫是由於電子噪聲和探測器的統計漲落在時間揀出電路中引起的時間誤差；而時間漂移是由電子元件老化引起的誤差。為減小這些誤差所研製的很多型別的時間揀出電路，已廣泛應用在時間測量系統中。

時間譜的測量大都是採用時間-數碼變換器進行的。可以採用不同的原理把時間間隔直接變換成相應的數碼，也可以把時間間隔正比地變換成脈衝高度，然後用脈衝幅度分析器測量脈衝幅度分佈，從而得到時間譜。

高能物理電子學

指按高能粒子探測器特點和需要而發展的電子學線路、儀器和資料獲取及處理系統。高能物理實驗常用的方法是用高能粒子束流打靶或對撞，研究它們的相互作用方式，產生的次級粒子的各種表現，測定它們的數量、方向、角度、能量、動量和電荷等，這樣的測量系統中要使用探測器的數量很大，常常需要使用幾百幾千個光電倍增管，幾十層多絲正比室或漂移室，絲數可達幾萬至十萬根，每根絲都要求有一個前端電子學電路。另外，要求有較高的時間解析度和 10-9秒甚至-11秒的快速時間響應。再者對被測粒子的空間定位精度要求很高。由於上述特點，高能物理電子學系統很龐大，為了完成一個實驗首先需要上千個或幾千個儀器外掛，而且執行時間很長，要求有極高的可靠性和穩定性。第二，要求儀器外掛能夠靈活地組合成不同功能的實驗系統以達到不同的實驗目的，這就要求儀器外掛有很好的靈活性和互換性。為此必須實現核電子學儀器的標準化。第三，這些儀器系統都是線上計算機化的資料獲取和處理系統。由於實驗中獲取的資料量比較大，其中有用的資料又比較少，需要在資料獲取過程中進行實時地快速判選，以壓縮資料量，這樣的系統又常常是由若干臺微型計算機或小型計算機構成的分散式處理系統。第四，由於系統龐大，可靠性要求高，為了減少功耗和造價，除了大量使用通用電子學器件外，還必須發展能滿足特殊要求的專用電子學器件。例如混合積體電路，專用的單片積體電路等等。

多參量譜的獲取

多參量譜中記錄的每一類事件都由二個以上的參量表徵。由於參量場非常大，構成譜所需的資訊量也非常大。常用的快速儲存器容納不下這樣大的資訊量，必須發展一些優選重要資料，捨棄其他資料的獲取和儲存方法。常用的多參量譜的資料獲取方法有:道址-計數聯合儲存法、分割槽選址聯合儲存法、贗隨機數字變換選址儲存法等（見核物理實驗多參量資料獲取）。

核電子學儀器的標準化

是為了使核電子學儀器有極大的通用性、靈活性和互換性而制定的儀器設計、生產、測試和使用都必須遵循的規範。早在20世紀50年代，核電子學儀器標準化的研究就已經開始了，直到1974年才形成了第一個國際公認的核電子學儀器標準 ──NIM標準，它在儀器外掛和機箱的機械結構、訊號電平、電源等四個方面作了標準化的規定。但是沒有考慮外掛之間，尤其是外掛和計算機之間的資訊傳輸問題。1968年歐洲核電子學標準化委員會(ESONE)制定了CAMAC標準。它是計算機和與其線上連線的儀器外掛之間的，用於交換資料、控制資訊的硬體、軟體的標準規範。CAMAC 在考慮到與 NIM相容的條件下制定了外掛、機箱、訊號電平和電源的規範，此外對於各外掛之間，外掛和計算機之間的資訊傳輸方式也作出了標準化的規定。1975年國際電工委員會和美國電氣及電子工程師協會相繼宣佈接受CAMAC標準，從而使CAMAC標準在其他領域也迅速得到推廣。

目前國際上已廣泛使用NIM和CAMAC系列的儀器，特別是在高能物理實驗中被大量使用，其中通用的外掛均已商品化，品種數以百計，其功能仍在不斷提高和發展。

核電子學儀器的測試方法也有了標準化的規定，進一步提高了核電子學儀器標準化的水平。

電子計算機在核實驗技術中的應用

電子計算機除了作為科學計算工具之外，在原子核實驗的設計、實驗系統的除錯、資料獲取和資料處理等各個實驗階段中都有廣泛的應用，沒有電子計算機的參與，一些大型實驗幾乎是不可能進行的。電子計算機在原子核實驗中主要用於資料獲取和獲取過程的實時控制、資料傳輸、資料處理、實驗裝置的執行監測和過程控制等。

電子計算機可以以離線方式處理獲取的資料。例如用電子計算機判讀核乳膠或氣泡室照片中的粒子徑跡，大大加快了照片的處理速度，使得一次實驗中拍攝的成千上萬張照片能夠在短時間內處理完畢。更重要的是電子計算機可以作為實驗系統的中心控制部件的線上工作，對資料獲取過程進行實時控制，使整個實驗過程在計算機的控制下自動進行。例如，γ譜、X射線和帶電粒子譜的自動化獲取和分析；高能物理實驗系統的執行、資料獲取和處理等。利用小型計算機或專用處理機可以對所獲取的資料進行實時篩選、或對實驗裝置進行區域性過程控制。若干臺計算機還可以聯成一個網路系統，使得各個實驗系統或實驗中心的硬、軟體資源共享。在一些大型實驗裝置如核反應堆、加速器的執行過程中，執行情況的監測和控制也需要電子計算機來完成。此外，在一些小型核電子學儀器中裝入微處理機構成“智慧儀器”可以大大增加儀器的功能提高自動化程度。

核電子學技術不但在原子核實驗技術中，而且在核醫學、生物物理、固體物理等領域中也都有廣泛的應用。