GM计数器在核辐射测量领域应用十分广泛,但其死时间长、脉冲堆积以及量程范围窄等问题限制了其在强辐照环境下的推广应用。本文针对GM计数器的固有缺点,基于Time-to-Count测量原理,设计了一种基于高速FPGA核心的双模式辐射剂量仪,有效的拓展了GM计数器的量程范围,延长了探测器的使用寿命,具有较高的实用价值。论文从硬件设计、软件开发以及性能测试几个方面,较详细的论述了双模式辐射剂量仪的结构和工作原理。该仪器采用计数和时间双模式工作,具有量程宽、误差小的优势。其中,计数模式主要用于环境辐射剂量的测量,时间模式主要用于强辐射下的剂量监测,两种模式可自动进行切换。论文的主要工作及成果有:1.设计了基于FPGA的双模式辐射剂量仪的硬件电路。辐射仪探头采用J305型GM计数器,基于FPGA核心定制了Nios II软核处理器,实现了高低压电源快速切换、信号精确记时、工作模式判别、显示报警等功能。2.开发了基于Nios II软核处理器的辐射测量软件,包括模式自动判定子程序、时间模式子程序、计数模式子程序以及OLED驱动程序、定时器内核编程和其他内核的编程,实现了双模式下辐射剂量的测量与控制等功能。3.利用标准仪器法对辐射仪双模式下的工作参数进行了标定,对仪器的主要性能指标进行了初步的测试,同时讨论了各模式的适用条件。结果表明:(1).计数模式下仪器量程为:0.4μGy/h~133μGy/h;时间模式下仪器量程为1.92μGy/h~4800μGy/h;Time-to-Count方法能够有效扩大GM计数器的使用量程,较传统计数模式上限可扩展30多倍。辐射仪的量程可跨5个数量级。(2).在低剂量率下,脉冲计数法最大相对误差为9.7%,Time-to-Count方法最大相对误差为34.7%;在高剂量率下,脉冲计数法最大相对误差为50.6%,Time-to-Count方法最大相对误差为8.3%。因此,在环境辐射测量时,宜优先采用计数模式;在强辐射场测量时采用时间模式,测量误差较小。