一种快中子通量高信噪比监测方法及系统与流程

1.本发明涉及一种中子监测方法及系统，具体涉及一种快中子通量高信噪比监测方法及系统。


背景技术：

2.快中子的能量范围为0.1～20mev，快中子通量的实时准确监测对研究核反应过程非常重要。
3.在混合脉冲辐射场诊断中，现有快中子通量的高信噪比监测存在两个难题：首先，快中子能量分布宽，不同能量的快中子通常在监测系统内会产生不同幅度的信号，但快中子通量只需要监测单位空间的快中子数目，所以快中子通量监测方法必须解决监测方法的快中子能谱的依赖问题；其次，快中子辐射环境中常常伴随着γ射线等本底干扰，导致快中子直接监测效率低，需转换为带电物质监测来实现，由于快中子监测信号通常会受到能谱依赖、本底辐射干扰、快中子直照噪声干扰的影响，使得快中子通量的高信噪比监测不易实现。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决快中子监测信号通常会存在能谱依赖、本底辐射干扰与快中子直照噪声干扰的影响，现有技术中快中子通量监测技术难以实现对不同能量中子平坦能量响应、有效去除本底干扰影响及难以实现快中子通量高信噪比监测的技术问题，而提供一种快中子通量高信噪比监测方法及系统，实现快中子调理监测的高信噪比。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
6.一种快中子通量高信噪比监测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
7.1)利用快中子与裂变物质发生核裂变反应，释放裂变碎片；
8.2)裂变碎片进入快响应碳化硅探测器并产生模拟电信号；快响应碳化硅探测器的响应时间半宽为0.1～20ns；
9.3)将步骤2)中所得的模拟电信号输入波形甄别设备，进行波形甄别；
10.3.1)利用波形甄别设备将快响应碳化硅探测器输出的模拟电信号转换为数字电信号；
11.3.2)对数字电信号的波形进行插值，并提取插值后数字电信号的本底噪声；
12.3.3)利用波形甄别设备减去步骤3.2)中插值后的数字电信号本底噪声，获得去底噪波形数据；
13.3.4)对步骤3.3)所得的去底噪波形数据进行数据处理，获得至少两种时域和/或频域的波形甄别参数；
14.3.5)使用至少两种时域和/或频域的波形甄别参数，进行波形统计并甄别射线信息，实现快中子通量监测。
15.进一步地，步骤3.2)中所述插值具体为：
16.通过sinc插值或线性插值的方法，插入n-1个数字插值点，n为大于等于1的整数。
17.进一步地，步骤3.4)具体为：
18.3.4.1)对去底噪波形数据进行寻峰，获取两种时域波形甄别参数；所述时域波形甄别参数包括波形半高宽与波形2/3高宽；
19.3.4.2)对去底噪波形数据进行傅里叶变换或者小波变换，获取两种频域波形甄别参数；所述频域波形甄别参数包括频率梯度与频率分量功率；
20.步骤3.4.1)与步骤3.4.2)按任意顺序执行或同时执行。
21.进一步地，步骤3.5)中所述使用至少两种波形甄别参数具体为：
22.采用时域波形甄别参数或者频域波形甄别参数或者时域波形甄别参数与频域波形甄别参数组合使用。
23.进一步地，步骤1)中，裂变物质具体为：
24.当裂变物质为
238
u时，快中子的裂变阈能大于等于1.5mev；
25.当裂变物质为
237
np时，快中子的裂变阈能大于等于0.4mev；
26.裂变物质的厚度小于等于3mg
·
cm-2
；
27.裂变碎片为α射线与γ射线。
28.同时，本发明还提供了一种快中子通量高信噪比监测系统，用于实现上述的快中子通量监测方法，其特殊之处在于：包括裂变物质、快响应碳化硅探测器与波形甄别设备；
29.裂变物质附着于所述快响应碳化硅探测器上，用于与快中子发生核裂变反应，产生裂变碎片；所述快响应碳化硅探测器的响应时间半宽为0～20ns；
30.快响应碳化硅探测器与波形甄别设备连接，用于收集裂变碎片并产生电信号，波形甄别设备用于根据输入的模拟电信号进行波形甄别。
31.进一步地，所述波形甄别设备包括依次连接的可调增益放大器、步进可调衰减器、高速模拟数字转换器与现场可编程门阵列；
32.可调增益放大器的输入端与快响应碳化硅探测器连接；
33.现场可编程门阵列用于波形甄别，并与外部存储设备连接。
34.进一步地，还包括与的现场可编程门阵列连接的上位机。
35.进一步地，所述裂变物质为
238
u或者
237
np，裂变物质的厚度小于等于3mg
·
cm-2
；
36.快响应碳化硅探测器为结型半导体探测器，其死层厚度为0.05～2μm；
37.波形甄别设备的采样率大于等于2gs/s，垂直分辨率大于等于12bit，模拟带宽大于等于500mhz，记录长度大于等于100k点，记录时间大于等于50μs。
38.进一步地，所述快响应碳化硅探测器为肖特基型或pin型探测器。
39.与现有技术相比本发明技术方案的有益效果是：
40.(1)本发明方法可实现快中子通量的高信噪比监测。其中裂变碎片的平均动能为60mev和90mev左右，比核材料自发裂变的次级α射线(几mev)和伴随γ射线(小于1mev)高很多，利于本发明方法实现高信噪比；本发明的波形甄别设备基于波形甄别(pulse shape discrimination，psd)技术，利用裂变碎片的时间特征，与核裂变反应产生α射线与γ射线的时间特征不同(快响应碳化硅探测器对裂变碎片的响应时间慢于对si核和c核的(n,p)、(n,α)、(n,3α)等反应产物的响应时间，后者是影响快中子通量监测结果的噪声，选择psd技术可剔除后者的干扰)，实现对后者相关噪声的进一步剔除，获得极高的快中子通量监测信
噪比。
41.(2)本发明方法中裂变碎片和γ射线在快响应碳化硅探测器内产生电离的密度不同，进而导致快响应碳化硅探测器对裂变碎片和γ射线的时间响应特征不同，前者时间响应慢、后者时间响应快。这是基于psd技术实现快中子和γ信号甄别的原理。利用psd技术可以有效排除γ射线的干扰，目前n(快中子)/γ混合场中，psd技术向数字式的方向发展，即采用高速波形甄别设备记录快响应碳化硅探测器输出的电流脉冲(模拟电信号)，并利用psd技术进行n/γ分辨测量，能够获得更高的计数率和更优的甄别效果。
42.(3)本发明方法采用时域波形甄别参数或者频域波形甄别参数或者时域波形甄别参数与频域波形甄别参数组合使用。对去底噪波形数据进行寻峰，即时域方法，可以根据不同的波形甄别参数针对不同的应用场景，如n/γ、n/α等场景。时域波形甄别参数根据波形的前沿、后沿即上升时间、下降时间等时域特征对波形加以区分，形象直观，发展较早，具有成熟的理论和硬件体系。常用的有上升时间法、过零时间法、电荷比较法、脉冲梯度分析法等。对去底噪波形数据进行傅里叶变换或者小波变换，即频域方法，利用频域波形甄别参数，使去底噪波形数据的差异在变换后最大。不同波形甄别方法是根据波形甄别参数，计算每个去底噪波形数据相应的波形甄别参数，据此对进行甄别射线信息，可实现射线事件率一般在106/s附近。
43.(4)本发明方法可实现快中子监测范围的阈值调控。选择
238
u、
237
np等具有低能快中子裂变阈能的裂变物质，在快中子通量测量时，对裂变阈能以下能量的快中子几乎不响应，实现只对裂变阈能以上能量的快中子通量或数目的监测。
44.(5)本发明方法通过调节裂变物质的厚度来调节中子响应灵敏度。在一定厚度范围内，适当增加裂变物质厚度、会提升快中子响应灵敏度。
45.(6)本发明系统可实现长期可靠工作。选用快响应碳化硅探测器可实现裂变碎片能量向模拟电信号的有效转换，具有比传统硅探测器高4个量级以上的抗快中子辐照性能和抗裂变碎片辐照性能，当辐射剂量较高时，快响应碳化硅探测器更不易出现性能退化或失效问题，可长期稳定工作。
46.(7)本发明系统中选择快响应碳化硅探测器与波形甄别设备，利用psd技术抑制噪声，选用基于4h-sic同质外延材料与pin型探测器，可获得响应时间半宽小于20ns的快时间响应和近100％的高电荷收集效率，有效将入射中子引发裂变碎片的能量转换为电信号，实现快中子通量有效监测。
47.(8)由于裂变物质
238
u的裂变截面在快中子能区起伏小，而裂变产物的平均动能与快中子关系不大，因此本发明选择裂变法(核裂变反应)，并通过(次级)裂变碎片的监测来获得快中子通量信息，实现对快中子的平坦能量响应，可有效摆脱快中子监测对于能谱依赖问题。
48.(9)本发明系统为全固态结构，快中子通量监测结果受环境温度、气压的影响小，系统工作偏压低为(0～600v)，受益于快响应碳化硅探测器的良好的抗辐照性能可实现长期稳定工作。
附图说明
49.图1为本发明快中子通量高信噪比监测方法的流程图。
50.图2为本发明快中子通量高信噪比监测方法实施例中波形甄别的流程图。
51.图3为本发明中实施例中快响应碳化硅探测器对a和b的响应特征示意图,其中a表示裂变碎片响应特征波形图，b表示γ射线响应特征波形图。
52.图4为本发明实施例中分别甄别c曲线与d曲线后，获得的快中子响应裂变谱图,其中c曲线表示未选择psd技术获得的快中子响应裂变谱图，d曲线表示选择psd技术获得的快中子响应裂变谱图。
53.图5为本发明实施例中对实际采样点中插入数字插值点的示意图，其中横表示时间，纵轴表示幅度。
54.图6为本发明快中子通量高信噪比监测系统实施例的原理结构示意图。
55.图7为本发明实施例中快响应碳化硅探测器的时间响应示意图，其中tr表示响应上升时间为2.41ns,td表示响应下降时间为7.02ns，t
fwhm
表示响应半高宽为6.93ns。
56.图8为本发明中实施例中厚灵敏区快响应碳化硅探测器的电荷收集效率cce测试结果示意图。
57.图9为本发明实施例中快响应碳化硅探测器与pin型探测器探测裂变碎片的对比示意图。
具体实施方式
58.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.如图1所示，本发明一种快中子通量高信噪比监测方法，包括以下步骤：
60.1)利用快中子与裂变物质发生核裂变反应，释放裂变碎片；
61.2)裂变碎片进入快响应碳化硅探测器并产生模拟电信号；快响应碳化硅探测器的响应时间半宽为0.1～20ns；
62.3)将步骤2)中所得的模拟电信号输入波形甄别设备；
63.3.1)如图2所示，利用波形甄别设备将快响应碳化硅探测器输出的模拟电信号转换为数字电信号；
64.3.2)对数字电信号的波形进行插值，并提取插值后数字电信号的本底噪声；
65.通过sinc插值或线性插值的方法，插入n-1个数字插值点，n为大于等于1的整数。
66.3.3)利用波形甄别设备减去步骤3.2)中插值后的数字电信号本底噪声，获得去底噪波形数据；
67.3.4)对步骤3.3)所得的去底噪波形数据进行数据处理，获得至少两种时域和/或频域的波形甄别参数；
68.3.4.1)对去底噪波形数据进行寻峰，获取两种时域波形甄别参数；所述时域波形甄别参数包括波形半高宽(full width at half maxima，fwhm)与波形2/3高宽(full width at 2/3maxima，fw2/3m)；
69.3.4.2)对去底噪波形数据进行傅里叶变换或者小波变换，获取两种频域波形甄别参数；所述频域波形甄别参数包括频率梯度与频率分量功率；步骤3.4.1)与步骤3.4.2)按
任意顺序执行或同时执行；
70.3.5)采用时域波形甄别参数或者频域波形甄别参数或者时域波形甄别参数与频域波形甄别参数组合使用，进行波形甄别、统计并输出射线信息，实现快中子通量监测。
71.由于快中子不带电，直接探测效率很低，通常通过转换为次级带电物质来实现有效快中子探测。选择探测快中子引发核裂变反应后的裂变碎片数目来获得快中子通量，可有效摆脱对快中子能谱的依赖，更准确地获得快中子通量信息。本发明方法中的裂变物质为
238
u和
237
np，且
238
u的裂变阈能大于等于1.5mev，
237
np的裂变阈能大于等于0.4mev。射线信息包括的种类、数量与能量等。裂变碎片为高能带电物质，两个碎片的能量和可达150mev以上；裂变碎片通常伴随α射线和γ射线(即放射α粒子和γ射线)。
72.如图3、图4所示，本实施例中，波形甄别设备基于psd技术，psd技术的原理为采用时域波形甄别参数或波形甄别参数或时域波形甄别参数与频域波形甄别参数组合使用，剔除快中子测量中的α射线与γ射线；其中时域波形甄别参数、或频域波形甄别参数、或时域波形甄别参数与频域波形甄别参数组合使用可以通过fpga实时在线剔除快中子测量中的α射线与γ射线；也可以通过上位机离线剔除快中子测量中的α射线与γ射线。利用psd技术可以有效排除γ射线的干扰，目前n/γ混合场中，psd技术向数字式的方向发展，即采用高速波形甄别设备记录快响应碳化硅探测器输出的电流脉冲波形，并利用psd技术进行n/γ分辨测量，以期获得更高的计数率和更优的甄别效果。从图4可知，c曲线是未选择psd的中子通量监测结果，d曲线是选择本发明psd方法的快中子通量监测结果。c曲线中低能部分的响应强、且噪声与低能裂变碎片测量结果难以有效区分，会影响裂变碎片数目的准确获得，进而影响快中子通量信息的有效提取。d曲线中，使用本发明所述psd技术，快中子引发的裂变碎片马鞍型峰很清晰、且低能噪声几乎不可见，利于从中提取精确的快中子通量信息。
73.根据典型的域波形甄别参数与频域波形甄别参数，可将波形甄别设备的甄别方法分为时域方法和频域方法。不同的甄别方法针对不同的应用场景，如n/γ、n/α等场景。时域方法根据波形的前沿(上升时间、下降时间)、后沿(上升时间、下降时间)等时域特征对波形加以区分，这类方法形象直观，发展较早，具有成熟的理论和硬件体系。常用的有上升时间法、过零时间法、电荷比较法、脉冲梯度分析法等。频域方法先对波形进行傅里叶变换(或小波变换)，利用频域波形甄别参数，使波形的差异在变换后最大。不同波形甄别方法根据波形甄别参数，然后计算每个去底噪波形数据相应的波形甄别参数，据此对射线种类进行甄别，射线事件率一般在106/s附近。
74.优选地，对去底噪波形数据进行寻峰，获取两种时域波形甄别参数；时域波形甄别参数包括波形半高宽与波形2/3高宽；对去底噪波形数据进行傅里叶变换(或者进行小波变换)，获取两种频域波形甄别参数；频域波形甄别参数包括频率梯度与频率分量功率；通过“与”的方式组合使用波形半高宽、波形2/3高宽(即获得的两个时域波形甄别参数)，剔除快中子测量中的α射线与γ射线。通过“与”的方式组合使用频率梯度、频率分量功率(即获得的两个频域波形甄别参数)，剔除快中子测量中的α射线与γ射线。当然不仅限于两个频域的波形甄别参数、两个时域的波形甄别参数，本领域技术人员可以根据需要进行灵活设置。
75.如图5所示，根据射线信息，通过先验知识，利用sinc插值(也可以用线性插值的方法)，对去底噪波形数据插入7个数字插值点，将采样率与垂直分辨率均提高8倍，采样时间间隔降低8倍。
76.波形甄别设备中的psd技术和数字处理发展趋势如下：
77.1.高速高分辨率数据采集技术。波形甄别设备的指标对测量模拟电信号有直接影响，最重要的指标包括采样率、垂直分辨率和存储长度；其中采样率和垂直分辨率影响模拟电信号甄别的效果，存储长度决定能够测量的辐射场持续时间。在快中子的测量中，为获得最优的测量效果，理想的波形甄别设备应兼具数字示波器的采样率高、带宽高，以及数字化仪的量化精度高、存储长度大等系列特点。
78.2.数据处理技术。主要包括：
79.(1)基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)技术的硬件数字信号处理，充分利用fpga基于硬件的并行计算结构，提高数据处理能力。优点在于能够嵌入到波形甄别设备中，有望实现psd技术实时计算，在需要实时获取测量结果的应用中具有优势。
80.(2)基于图形处理器(graphics processing unit,gpu)的高度并行数据处理技术。gpu是拥有多个处理器单元的并行计算硬件，在上位机上实现离线分析。通过利用其在并行数据处理方面的优势有望大幅提高数据处理能力。其优点在于处理大量已存储的原始数据时，能够显著提高psd技术的计算速度和甄别时效，可获得较高的效率。
81.如图6所示，本发明还提供了一种快中子通量高信噪比监测系统，用于实现上述方法，包括核裂变物质、快响应碳化硅探测器与波形甄别设备；裂变物质附着于快响应碳化硅探测器上，用于与快中子发生核裂变反应，产生裂变碎片；快响应碳化硅探测器的响应时间半宽为0.1～20ns；快响应碳化硅探测器与波形甄别设备连接，用于收集裂变碎片并产生电信号，波形甄别设备用于根据输入的模拟电信号进行波形甄别。
82.本实施例中，波形甄别设备包括依次连接的可调增益放大器、步进可调衰减器、高速模拟数字转换器与现场可编程门阵列；可调增益放大器的输入端与快响应碳化硅探测器连接；此时现场可编程门阵列作为数据处理中心，波形在现场可编程门阵列上进行处理，对波形进行甄别、统计并得到射线信息，之后将射线信息传输到外部存储设备上进行储存(本实施例中外部存储设备也可以采用上位机)，实现现场可编程门阵列实时在线甄别；另外，波形甄别设备还可以包括现场可编程门阵列、与现场可编程门阵列通讯的可调增益放大器、步进可调衰减器、高速模拟数字转换器以及上位机；其中，可调增益放大器的输入端与快响应碳化硅探测器连接；此时现场可编程门阵列仅作为统计与通讯的载体，在上位机上进行离线甄别，能够适用多种应用场景。
83.本发明可根据监测需求选择不同阈值的裂变物质，实现带阈值的快中子通量监测，当裂变物质选择
238
u和
237
np时，快中子裂变阈能分别大于等于1.5mev和大于等于0.4mev，当快中子能量低于裂变阈能时，几乎难以监测到快中子。选择
238
u、
237
np等具有低能快中子阈值特征的裂变物质，在实现中子通量测量时可对阈值以下能量的中子几乎不响应，实现只对裂变阈能以上能量中子通量或数目的监测。本发明还可调节快中子响应灵敏度，通过调节裂变物质的厚度来实现。但裂变物质的最大厚度一般不可过厚，通常低于3mg
·
cm-2
。在一定厚度范围内，适当增加裂变靶厚度、会提升本发明系统对快中子响应灵敏度。当裂变物质过厚时，如果再增加裂变物质厚度，则该监测系统的灵敏度不会增加。本实施例中的裂变物质厚度为2mg
·
cm-2
，通过旋涂(或者沉积)工艺附着在快响应碳化硅探测器表面，使得本发明可实现快中子监测范围的阈值调控。
84.快响应碳化硅探测器的性能指标：把射线转换为模拟电信号。快响应碳化硅探测器选用薄死层的结型半导体探测器，其死层厚度为2μm，越薄越好；本实施例中快响应碳化硅探测器优选地为pin型探测器(也可以为肖特基型探测器)，其对于α射线能量分辨率＜10％。如图7、图8所示，本实施例中选择单个快响应碳化硅探测器实现快中子通量监测，使得本发明系统长期可靠工作。从图7中可以看出，tr表示响应上升时间为2.41ns,td表示响应下降时间为7.02ns，t
fwhm
表示响应半高宽为6.93ns；从图8中可以看出，厚灵敏区的快响应碳化硅探测器可实现裂变碎片能量向电信号的有效转换，具有比传统硅探测器高4个量级以上的抗快中子辐照性能和抗裂变碎片辐照性能，当辐射剂量较高时，快响应碳化硅探测器更不易出现性能退化或探测器失效问题，可长期稳定工作。
85.波形甄别设备的性能指标：采样率大于等于2gs/s，垂直分辨率大于等于12bit，模拟带宽大于等于500mhz，记录长度大于等于100k点(记录时间大于等于50μs)。波形甄别设备具备可调增益(variable gain，vg)功能，实现单射线信号的放大或者衰减功能，自适应调节输入典型快中子信号幅值。如图9所示，快响应碳化硅探测器与pin型探测器探测裂变碎片的对比示意图。本发明中使用的波形甄别设备把电信号转换为数字信号，采样率大于等于2gs/s(2
×
109/s)，适用于事件率低于108/s的计数型诊断系统(单事件最少计数20点)；模拟带宽大于等于500mhz，可对前沿/后沿1ns的信号实现无畸变准确记录；垂直分辨率大于等于12bit，对信号幅值的测量精度达到千分之一；记录长度大于等于100k点(记录时间大于等于50μs)，一次最高有效事件计数量达到5k。从图9可知，快响应碳化硅探测器与硅pin探测器(硅pin探测器是行业黄金标准)非常一致的裂变碎片测量结果。但是由于硅pin探测器抗辐照性能不好(受快中子和裂变碎片辐照后，性能退化很快，很容易损坏)，不适用于与“裂变物质+psd技术结合”，制作中子通量监测系统。本发明方法中采用的快响应碳化硅探测器，实现了与黄金标准硅pin探测器一样的探测效果，同时，还解决了长期可靠工作的问题。
86.本实施例中，波形甄别设备采用现场可编程门阵列作为波形甄别设备的大容量数据信号处理核心设备。利用其丰富的数字逻辑资源，可在线实时处理模拟数字转换器(analog-to-digital converter，adc)输出的数字信号，对数字信号能够进行插值、滤波、傅里叶变换等时域/频域信号处理。对数字电信号的波形进行插值，在实际采样数字插值点中间，通过sinc插值(或者线性插值等方法)，在两个实际采样点间插入(n-1)个数字插值点，可以将采样率提高n倍，采样时间间隔降低n倍，有效提高波形甄别中时间间隔的测量精度。
87.本实施例中，采用两种或两种以上的波形甄别参数，通过“与”的关系，在快中子测量中有效剔除α射线与γ射线的干扰。优选地组合使用时域波形甄别参数与频域波形甄别参数，在其他实施例中，也可以采用时域波形甄别参数、或频域波形甄别参数，剔除快中子测量中α射线与γ射线。当通过“与”的方式，组合使用波形半高宽、波形2/3高宽两个甄别参数时，相比于使用一种甄别方法，事件剔除率提高30％以上，有效剔除快中子测量中的α射线与γ射线的干扰。本发明的方法可以在fpga上实时在线甄别，也可以在上位机上离线甄别，能够适用多种应用场景。
88.裂变碎片的平均动能为60mev和90mev左右，比核材料自发裂变的次级α射线(几mev)和伴随γ射线(小于1mev)高很多，利于本发明所述方法实现高信噪比；波形甄别方法，
利用裂变碎片的时间特征，与核裂变反应产生α射线与γ射线的时间特征不同(快响应碳化硅探测器对裂变碎片的响应时间慢于si核和c核的(n,p)、(n,α)、(n,3α)等反应产物的响应时间，后者是影响快中子通量监测结果的噪声，选择波形甄别技术可剔除后者的干扰)，可成功实现对后者相关噪声的进一步剔除，获得极高的快中子通量监测信噪比。本实施例中的裂变物质、快响应碳化硅探测器与波形甄别设备都是固体的，因此使用时不会受温度、气压的影响。
89.本发明快中子通量高信噪比监测的工作原理如下：
90.在混合脉冲辐射场中，本发明基于波形甄别设备，采用快响应碳化硅探测器可以获得高信噪比的快中子通量测量。利用快中子与裂变物质发生核裂变反应，释放裂变碎片；裂变碎片进入快响应碳化硅探测器并产生模拟电信号；将所得的模拟电信号输入波形甄别设备，完成波形甄别(即psd技术)，实现快中子通量监测。
91.在波形甄别设备中，实现对快响应碳化硅探测器输出的模拟电信号的放大/衰减、数字化处理等功能，采用波形甄别设备中可调增益放大器和步进可调衰减器，调整输入的模拟电信号的幅值。采用波形甄别设备中高速模拟数字转换器实现模拟电信号的数字化，获得数字电信号。为获取高精度波形甄别参数，需要对数字电信号进行数据处理。
92.由于裂变物质
238
u的裂变截面在快中子能区起伏小，而裂变产物的平均动能与快中子关系不大，因此选择裂变法，并通过次级裂变碎片的监测来获得快中子通量信息，实现对快中子的平坦能量响应，可有效摆脱快中子监测对于能谱依赖问题。选择快时间响应、高电荷收集效率的快响应碳化硅探测器，波形甄别设备基于是基于psd技术的噪声抑制方法成功的关键。目前基于4h-sic同质外延材料的厚灵敏区的pin型探测器，可获得响应时间半宽小于20ns的快时间响应和近100％的高电荷收集效率。裂变碎片和γ射线在快响应碳化硅探测器内产生电离的密度不同，进而导致快响应碳化硅探测器对裂变碎片和γ射线的时间响应特征不同，前者时间响应慢、后者时间响应快。这是基于psd技术实现快中子和γ信号甄别的原理。
93.首先，对数字电信号进行插值处理，以提高数字电信号的时间分辨率和垂直幅值分辨率，一般根据射线信息对应输出波形的先验知识，通过sinc插值或线性插值的方法，插入7个数字插值点。其次，对数字电信号进行去底噪处理，一般采用整体数字电信号减去波形基线平均值的方法实现，获取去底噪的波形数据。其次，对去底噪的波形数据进行时域/频域处理，获取波形甄别参数，例如为获取时域波形甄别参数波形半高宽和波形2/3高宽等参数，需要对去底噪的波形数据进行寻峰处理，即通过离线或在线实时的方法，寻找去底噪的波形数据中最大幅值，根据波形最大幅值获得fwhm和fw2/3m参数。最后，利用获得的波形甄别参数，完成对脉冲波形的甄别、统计和输出等处理，完成波形甄别功能。
94.数字电信号的数据处理可以在波形甄别设备中的现场现场可编程门阵列中在线实时实现，也可以在上位机离线实现，基于psd技术，最终实现快中子通量的高增益测量。