0 引言
    核能谱辐射测量技术是一种综合性很强的技术，是核探测技术、电子技术、计算机技术等多学科相互交叉渗透的产物。具有现场、多元素快速分析等特点。核能谱辐射测量技术已经不仅用于核研究，也在地质学、医学、环境学、生物学、化学、考古学等学科扮演着越来越重要的角色。由于闪烁记数器、半导体探测器等核辐射探测器输出的脉冲信号幅度和入射粒子的能量成正比关系，因此，测量这些脉冲的幅度，就可以知道辐射的能量。然而，脉冲幅度的测量在核能谱辐射探测中则是一个重要问题。
    多道脉冲幅度分析器不仅能自动获取能谱数据，而且一次测量就能得到整个能谱，因此可大大减少数据采集时间，与此同时，其测量精度也显着提高。自从20世纪50年代以来，多道脉冲幅度分析器发展迅速，现在已成为获取核能谱数据的通用仪器。
    传统的核地球物理数据采集系统在硬件上大多采用分离元器件以及8位单片机来设计，故其功耗大、设计复杂、存储数据的内存容量小、数据传输速率低并且难于调试；而在软件设计上也多采用冗长繁琐的汇编语言来实现，设计效率低、可移植性差、性能难以保证。随着电子技术的发展，一些新型低功耗集成电路、ASIC集成电路、微处理器技术、计算机技术的不断引入，使核地球物理数据采集系统的功能日益完善和强大，也为核地球物理数据采集系统向轻便化、智能化、微机一体化以及网络化等方向发展提供了必要条件。
    多道分析任务是将被测量的脉冲幅度范围平均分成2n个幅度间隔，然后测量幅度在每一个幅度间隔内的输入脉冲个数，最后得到输入信号的脉冲幅度分布曲线。其测量采用的是计算机技术中的A／D模数变换及数据存储技术。
    在计算机的存储器中开辟一个数据缓冲区，数据缓冲区内有2n个计数器，每一个脉冲幅度间隔在数据缓冲区内部有一个对应的计数器。多道脉冲幅度分析时，可在微处理器的控制下，将被分析的脉冲信号首先送往模数变换器，经A／D变换形成一个代表脉冲幅度的数字量(道址)。然后用微处理器将该数字量变换成所对应的计数器地址。并使该地址对应的计数器内容加一(反映该道计数加一)。这样，经过一段时间的测量，存储器内计数器缓冲中各计数器计数的多少就可反映输入脉冲的幅度分布。

1 多道脉冲幅度分析器结构
    一台完整的核地球物理仪器通常可分为两部分：核辐射探测器和嵌入式系统。而多道脉冲幅度分析器是嵌入式系统的核心部分。多道脉冲幅度分析器一方面采集来自放大器的信号并进行模数转换，同时存储转换结果；另一方面将存储的转换结果进行数据分析，并直接显示谱线，或通过计算机接口送给计算机进行数据处理和谱线显示。
    本文介绍的多道脉冲幅度分析器的设计结构框图如图1所示。脉冲信号在通过甄别电路和控制电路时，甄别电路给出脉冲的过峰信息，并启动A/D转换。A/D转换电路则可对脉冲信号峰值幅度进行模数转换，并将转换结果存储在片上Flash中，然后由微控制器进行相应的数据处理。

2 多道脉冲幅度分析器硬件设计
2．1 脉冲线性主放大器
    多道脉冲幅度分析器由甄别电路、控制电路、采样保持电路、模数转换电路、ARM嵌入式系统组成，其控制核心为嵌入式系统。它的基本功能是按输入脉冲的幅度分类计数。多道脉冲幅度分析器将能够分析的脉冲幅度范围分成多个幅度间隔，幅度间隔的个数就是脉冲幅度分析器的道数，幅度间隔的宽度就是脉冲幅度分析器的道宽。道数越多，幅度分布分析的越精细，各个道的计数相应减少，需要测量的时间就要加长，硬件电路也随之复杂。因此，不应盲目追求道数。通常要求，在幅度峰的半宽度范围内应有5～10道。对于采用NaI探测器的多道能谱仪，由于它的能量分辨率比较差，往往128道至256道就能满足测量要求。而对于半导体探测器，则需要1024~8196道。本文使用半导体探测器并采用12位AD转换器，共有4096道，但采用并道的方式来显示1024道。