PMT读出系统设计

发布时间：2020-07-19 08:29

【摘要】：江门中微子实验是在已有的大亚湾中微子实验后,在建的另一个中微子实验,它有着更重要的科学目标和使命,它是中国高能物理所和国际相关中微子研究机构合作的国家重点项目。作为中微子探测实验,它使用的核心探测器主要由PMT阵列构成,因此设计一个PMT读出系统是不可或缺的。PMT读出系统,根据项目要求,需对PMT探测器产生的光电子信号进行读出和数据采集。根据单光子信号的特征以及项目需求,需要设计信号读出电路和编写相关FPGA固件程序进行数据采集。PMT读出系统主要由信号读出模块和数据采集模块两大模块构成。根据项目需求,将两大模块做成子母板结构,并通过FMC接口相连。信号读出模块将PMT产生的光信号读出处理后,进行数模转换。将转换后的数据通过FMC接口传输至数据采集模块。数据采集模块主要功能为接收读出模块发送来的信号数据、处理接收到的数据并且将数据打包发送至PC端。FPGA固件程序实现的主要功能主要为对PMT读出系统的控制和数据的传输。其中包括设计数据接收模块对信号读出模块发送的数据进行接收。使用SPI端口对ADC、DAC、PLL芯片进行配置,实现对信号读出模块相关电路的控制。按照TCP/IP的网络通信协议标准使用千兆以太网内核,实现数据打包和传输。设计中利用FPGA强大的性能,进行数据采集功能与通信协议的设计,程序每一级都包含缓存机制,保证了数据的稳定性。针对PMT读出系统的功能,根据信号要求,输入相应指标的测试信号,最终从PC端通过LabView工具进行信号还原,验证了系统的读出和采集功能。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.321;TN152
【图文】：

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并且将建造一个液体闪烁体（液闪）中心探测器，它的有效质量为两万吨。同时逡逑将建设与中心探测器相配套的顶部径迹探测器和水契仑柯夫探测器。中心探测器逡逑的基本构架如图１．２所示。探测中微子的主要工具是液体闪烁体中心探测器，它逡逑主要由大约１７０００个光电倍增管、高透明度液闪、和两万吨基于线性烷基苯的低逡逑本底构成。逡逑江门中微子实验对中心探测器３％／Ｅ能量分辨率的要求是一个新的高度并且逡逑它也是设计中重要的技术指标之一。逡逑需要在光电倍增管的量子效率和覆盖率、液闪的垶变长度和光产额等方面有逡逑着更高的要求，具休的各项指标如下所示：逡逑（１）

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＿２１的振荡效应极大逡逑处。定量的基线优化如图１．３的左图所示［１２］。另一方面，由于液闪探测器无法分逡逑辨中微子的传播方向，因此反应堆到探测器的距离差别将会影响中微子质量顺序逡逑的分辨能力，是实验基线优化的关键因素。基线效应的定量计算如图１．３的右图逡逑所示。所以不同反应堆的基线差别要小于５００米。以上两个因素是实验选址的重逡逑要指导原则。逡逑昶邋＿，＿．＿一＿一￣…逦ｒ—？逦ｎ逦逦；逦逦，—＾逡逑＾逦｜逦m)．逦ｔ邋＊邋￥２邋ｔｅ－ｎ逦．逡逑Ｉ逦Ｅ

中微子实验,江门,基线

【参考文献】