随着核科学技术广泛应用于医学领域,医用放射性测量仪器逐渐成为医用仪器的重点发展方向之一。然而,由于核素随时间的高速蜕变,使得对含量的绝对测量和随时进行结果的核对增加了困难,测量结果直接影响医疗诊断。因此应用于医疗放射性样品检测的测量仪器都要求具有能在现场快速测量、准确分析等特点。本文研制的“用于擦拭样品测量的便携式α谱仪系统”是应中国某军事医学院的医用检测需求而设立的课题,其目的在于研制一款集α能谱、多道谱仪、信息处理、谱分析等技术于一体,专门针对医用棉签采集的鼻腔擦拭物样品中α污染检测的精度高、稳定性好、灵活性强、智能直观、轻便实用的仪器。α能谱是指α射线的强度随能量的分布。放射性核素放出的α射线的能量一般在4～10MeV之间,是分立谱,因而能谱的测量和分析相对来说比较简单。在对物质进行成分分析时,不同元素受到相同强度放射源的激发会产生不同能量的特征能谱射线或荧光,因此通过对特征能谱射线的能量和强度进行测量,进行物质成分的定性、定量分析。α射线能谱仪就是一种用来测量α辐射能谱的仪器。这种谱仪通常由线性辐射探测器和电子功能单元组成。其主流结构多为:“探测器信号→前置放大器→脉冲成形与放大器→幅度分析→定标或记录”。随着现场分析的需求和电子技术微型化的发展,能谱仪的整机性能正朝着强大的兼容性、长期工作稳定性、扩展灵活性以及高度便携性等方向发展。本文主要介绍了用于擦拭样品测量的α能谱仪系统的硬件构成和软件功能的实现以及相关技术要点。选用钝化离子注入硅半导体探测器（PIPS）,以嵌入式单片机为控制平台,对系统的核心组成电路和系统软件进行了研究开发。硬件系统主要包括:被测样品的安装设计、信号的获取、信号的放大、脉冲幅度分析、谱线的显示等。前端设计了专门用于样品放置的测量支架和小型化的电荷灵敏前置放大电路,与探测器一起封装,构成了整个仪器的测量部分;信号获取模块部分基于C8051F系列单片机的高性能特点,由模拟电路、脉冲幅度分析电路和串行通讯电路三部分组成。主要完成信号的成形、放大、滤波、AD转换、谱数据获取等工作,同时将探测器获得的核辐射信号转换成数字信号即形成α射线谱供分析软件使用。主控模块采用液晶显示器和键盘控制信号获取模块的启动和停止,实现各种参数设置,查看谱线,对谱线分析、保存、读取、删除等相关控制操作。此外,电路中的运算放大器均使用单电源供电器件,简化了电源设计电路,缩小了仪器体积。软件系统主要是对单片机软件和谱分析软件的编写。单片机软件系统主要有两个部分,一个是信号获取模块的软件;一个是主控模块的软件。信号获取模块的软件主要是在ADC转换中断中获取测量数据并形成谱线,同时设计1秒的定时器,保证每次测量的时间准确,随后通过串口通信软件将数据传输到主控模块。主控模块则完成ADC数据采集,LCD显示,串口通讯等功能。谱分析软件的设计是以Windows XP为平台,采用Visual C++6.0构建的程序框架进行编写的。通过对谱分析方法的深入研究,挑选了适用于本系统α能谱的谱光滑、寻峰、峰面积计算等方法,随后自行设计编写了谱分析应用软件。该软件使用界面友好,功能较齐全,谱分析可达到一定的精准度,可操作性强。在完成了能谱仪的硬件开发和软件开发后,对系统的性能进行了测试。初步测试包括功耗测试、能量分辨率测试以及系统精确度测试等。系统安装结束后,对两个样品(原样品活度标记为3230个脉冲数/2π·分钟和原样品活度标记为220.7个脉冲数/2π·分钟的α源²³⁹Pu)分别进行了连续测量,实验测试结果良好,验证了能谱仪运行的稳定性和测量的精确度。通过近一年的研制,本系统硬、软件构架已开发成型并进入整机测试阶段。初步的测试结果显示:本医用擦拭样品测量的α谱仪系统符合高精度、低功耗、体积小、分析快速、适于现场测量等特点,应用前景广阔。