科创中国

成果简介：

小阵列核脉冲能量与时间谱分析系统是国家自然科学基金和 NSAF 联合基金

项目的创新成果，采用先进的低噪声阵列读出电路和基于 FPGA 的多通道能量与

时间谱分析系统，能够同时测量小阵列像素探测器的能谱和时间谱，并绘制出一

维能量谱、一维时间谱、能量与时间的二维谱以及光子作用位置分布图。

该系统相对于国内外现有产品的主要优点是：（1）能够同时测量核脉冲的

能量和时间谱，并给出二维谱分布；（2）能够对小阵列探测器进行高速并行读

出，并具有较高的灵敏度；（3）可以实现初步的能谱成像，并具有亚像元空间

分辨能力。

系统由探测器、模拟读出电路、FPGA 谱分析系统以及电源四个模块组成，

低压电源采用±*** 可充电锂电池，高压电源采用 1kV 高压模块，探测器采用基

于 CZT 晶 体 的 像 素 阵 列 探 测 器 ， 探 测 器 与 模 拟 读 出 电 路 体 积 为

***，FPGA 谱分析系统体积为 ***，基本系统的

像素阵列为 2x2，高分辨系统的阵列数可达 8x8，系统的时间分辨可达 5ns，能

量测量下限可达 5keV，对 *** 伽马射线可以实现能量分辨率 ***%。

市场及经济效益分析：

目前，核脉冲谱分析系统通常为单一的能量谱或时间谱分析系统，而且市场

现有产品大多为单元探测器，这些探测器不具有空间分辨，因而不能实现能谱成

像。虽然国外已有基于 ASIC 读出电路的大阵列探测系统的报道，但由于技术封

锁等原因，国内能够买到大型 CT 系统整机，但很难买到阵列能谱成像系统产品。

由于技术原因，能量与时间双谱分析系统的读出电路通常比较复杂， 这使得这

类产品要么难以实现，要么价格高企。

高性能的小阵列探测器系统产品具有良好的市场前景：首先，小阵列探测器

系统可以代替单元探测器系统，并能够提供远高于单元探测器的信息量，如能谱

成像能力；其次，小阵列探测器可以满足大多数高校或科研院所的实验室科研应

用需求，并具有很高的性价比；第三，由于采用了先进的读出电路和谱分析技术，

该系统能够同时测量能量谱和时间谱，并能实现初步的能谱成像，产品的创新性

和技术含量很高。此外，该产品还具有集成度高、体积小和可定制等优点，便携

性、灵活性和可扩展性很高。