流气式正比计数管是可以将工作气体以一定速度进出管内的计数管,这种工作模式可以保障管内气体成分不变,从而避免了密闭式正比计数管在气体倍增过程中被大量分解而影响其性能和寿命。此外,对于放射性气体而言,可以将放射样品直接充入管内,这样既可以增大立体角,提高正比计数管的探测效率,又可以免于其他正比计数管窗对射线的吸收。由于流气式正比计数管的特性,其常被用来测量射线穿透力弱的放射气体。正比计数管可以进行气体放大,但是其放大倍数有限,故其信号还处于弱信号范围内。对于弱信号非常容易受到噪声和环境干扰,从而测量比较困难。本文将针对流气式正比计数管产生微弱信号进行研究,并研制相关测量系统,主要完成以下几方面的工作:第一,分析正比计数管结构和工作原理,选择合适正比计数管,研究其气体放大和输出信号大小。针对其产生的微弱信号,分析微弱信号不同测量方法和影响测量的因素,给出合适的测量方案。第二,信号调理部分设计。分析前置放大器电路和设计要点,并通过仿真与实验进行测试,其电荷转化增益达到1012量级以上。同时对反馈电容选择进行大量重复实验,发现反馈电容小到一定值后,增益无法达到与其倒数关系,主要由于存在其他不可避免电容的影响。主放大器是利用低功耗精密仪表放大器来实现1-10000倍放大,可以对前置输出信号进一步放大。在高压电源设计设计方面,通过单片机控制数模转化输出信号大小来调节高压模块,实现0-2500V连续稳定可调,步进10V,同时显示设置电压。第三,正比计数管主控制模块和上位机设计。利用单片机调整上下阈值、采样时间、实时数据处理显示,此外与上位机通信传输数据,并执行上位机发送的命令。借助于Labview平台开发计数系统上位机,与单片机进行通信,对接收的数据进行显示和进一步处理,同时可在上位机中进行参数设定等一系列命令,为自动测量提供方便。第四,对流气式正比计数管计数系统进行性能测试和¹⁴CO₂测试研究。主要从不同模块进行测试,来分析设计的可行性。最后利用设计的计数系统来测量¹⁴CO₂活度,并通过实验分析了测量的影响因素。综上所述,本文在正比计数管产生微弱信号测量的基础上进行了硬件和软件开发,使得所选择的流气式正比计数管可以对放射性¹⁴CO₂进行合理测量。