从1896年法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象以来,核科学技术已经在军事、能源、医疗、工业、农业等领域得到了广泛的应用。随着核科学技术造福人类的同时,核事故频繁发生,核恐怖主义笼罩世界,给人们带来了巨大的核恐慌。在核辐射突发事件发生时,核污染可通过水、空气等媒介进行传播,残留时间长且难以完全消除,不仅会对人类生命、健康造成直接伤害,而且会对周遭的土壤、水源和空气造成严重的污染,进而对国家或地区的食品安全形成巨大威胁。加强核事故区域食品放射性检测是确保人员健康、保持社会稳定、防止恐慌性食品抢购、防止人员恐慌性迁徙的重要工作。针对上述问题,本文在已有的研究基础上,依托科技部重大仪器专项,围绕核与辐射突发事件后,受污染食品的γ放射性活度检测为核心,开展了γ能谱测量和活度计算的研究,设计了核应急食品放射性污染探测系统。本文主要研究内容及成果如下:1)结合γ能谱的测量原理,深入研究γ射线探测、核信号采集、能谱成形、能谱传输、能谱分析、能量和效率刻度和活度计算等关键技术,提出了一体化的设计方案,设计了核应急食品放射性污染探测系统。2)设计了γ能谱测量的硬件电路,选用探测效率高、能量分辨率较好、使用方便的碘化钠探测器对受污染食品发出的γ射线进行探测,经过前置放大,信号调理,程控放大和抗混叠滤波后,经高速ADC进行采样,采用XILINX公司的Spartan 3E系列FPGA作为主控芯片,SPI总线方式进行通信,完成了对核信号的采集和传输。其中,对FPGA进行内部硬件电路开发,设计了信号采集电路、数字化脉冲峰值甄别电路、能谱成形电路、SPI读写控制电路、通信控制电路,实现了核脉冲信号到能谱的处理。3)设计了γ活度计算的硬件和软件,采用基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核的STM32F103VCT6作为主控芯片。制订了STM32和FPGA的通信协议,实现了STM32和FPGA的通信、能谱数据的实时传输。PC经串口从STM32读取谱数据,然后向STM32写入能量刻度值和效率刻度值。将从FPGA读取的能谱数据经过谱光滑模块、峰值提取及峰边界确定模块、核素识别模块、净峰面积及活度计算模块后,将活度在TFT320240的液晶屏上显示。4)系统测试,对前置放大器、主放大器和程控放大器等各级信号调理电路的模拟核信号进行测试,验证各级模拟电路是否正常工作。通过ChipScopePro逻辑分析仪实时显示ADC采集的核脉冲信号、脉冲峰值甄别模块输出的脉冲峰值信号、能谱成形模块的谱数据,保证了FPGA内部硬件电路的稳定性。STM32从FPGA读取的能谱数据进行液晶显示,确保通信模块正常工作。在此基础上开展实验研究,对Cs-137放射源进行测量,表明系统能够用于核应急食品放射性污染的探测。本文主要开展了核应急食品放射性污染探测系统的软、硬件研制工作,在设计和研发中不断创新,最终完成了核应急食品放射性污染探测系统设计,性能测试和初步实验表明,系统各项指标达到了预期设计目标。