HIRFL-CSR外靶实验伽马球电子学研制
发布时间：2021-10-30 05:38
兰州重离子加速器冷却储存环（Cooling Storage Ring,HIRFL-CSR）是包含加速、冷却、积累、存储和高分辨率等多种功能的大型粒子实验装置,内部包括多种探测器,如靶区γ探测器、起始时间探测器、大型中子墙等探测器,各探测器装置根据其测量目标的不同分别被置于实验大厅中的不同位置,并且各探测器的输出信号也具有不同的特性,使得各探测器对应的读出电子学系统分别使用不同的设计方案。伽马球探测器是靶区γ探测器的重要组成部分,也是本课题HIRFL-CSR外靶实验的主要探测器。对于伽马球探测器,已有一套电子学设备用于对其进行读出,并于2012年投入使用,但在使用过程中发现数据处理的过程中缺少事件筛选功能,导致有效事件的探测效率低,造成严重的束流浪费等问题。针对实验中出现的问题,本文对电子学系统进行研究。在原有的触发判选系统中增加子触发判选系统,用于对有效事例信息进行筛选,并将满足实验需求的事例信息交付于总触发判选系统进行最终的触发判选。分别设计以太网模块、光纤模块用于实现子触发判选系统与上位机、总触发判选系统之间的数据通信,设计用户逻辑模块用于子触发判选系统逻辑算法的实现。同时对数据获...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
HIRFL-CSR加速器系统平面示意图
第1章绪论3Wall）探测器。其中起始时间探测器位于RIBLLII的反应靶前，用来测量由RIBLLII直接引出的束流，以给出在靶中发生反应事件的初始时间；大接收度二级磁铁放置于靶区γ探测器后，用来改变带电粒子的运动方向，之后可以结合多丝漂移室对粒子径迹进行判断而获得粒子的动量信息，也可以结合TOF，对粒子种类进行鉴别；多丝漂移室用来测量带电粒子的运动径迹，以对入射粒子种类进行鉴别；飞行时间墙用来测量打靶反应后带电粒子的飞行时间；中子墙探测器用来测量反应中发射的中子的飞行时间，用来获得出射角度和能量等信息。图1.2HIRFL-CSR外靶实验探测器分布图1.3.3伽马球探测器随着轰击能量的提高，重离子反应也呈现出不同的特点。而为得到反应中所产生粒子的质量、能量、动量等各性能和运动学参量，需要对其进行详细的测量。因此要求所用探测器要具有较高的粒子鉴别能力、较宽的测量动态范围、优良的能量分辨能力（几十KeV）与时间分辨（亚ns量级）能力等，于是相继出现了由不同种类粒子阵列探测器（如γ、轻带电粒子、重带电粒子、中子）组成的具有上千个探测单元的4π型探测器系统。伽马球探测器便是一种4π型γ量能器[23]，是外靶终端探测系统的重要探测器之一，与时间投影室和硅微条探测器一起构成靶区伽马探测器，置于反应靶的四周。伽马球探测器用来探测次级靶区处于高激发态的反应产物退激后产生的γ射线，时间投影室对重碎片的出射角和能量进行测量，硅微条探测器置于时间投影室的后方，结合伽马球探测器对中等质量碎片的同位素进行测量。本文便是对伽马球探测器的读出电子学系统进行讨论。伽马球探测器的结构如图1.3所示，总共由4608块CsI晶体探测单元组成。
第1章绪论4图1.3伽马球探测器实物图[28]伽马球一期工程由1024块CsI晶体探测单元组成，每个晶体的范围从110厘米到180厘米，探测器总重量约为1077千克。为了便于组装和测试，目前只安装了3/4即768块CsI晶体单元，如图1.4所示，每个晶体单元用内部增益为50的日本滨松公司（Hamamatsu）xS8664-1010X型号雪崩光电二极管（APD）进行读出。图1.4伽马球一期实物图1.4CSR外靶实验读出电子学研究1.4.1读出电子学整体结构CSR外靶实验中，不同种类的束流粒子（从12C6+到238U72+）和不同能量的束流线（从0.5GeV/u到1.1GeV/u），经打靶之后产生的次级粒子各不相同。实验过程中，由起始时间探测器给出事件的初始时间，通过大接受度二级磁铁对各次级粒子进行分离，之后由中子墙探测器接收中子等中性粒子，各个位置的多丝漂移室和飞行时将墙探测器来接收带电粒子，伽马球探测器接收实验过程中产生的γ射线。各探测器将测量之后得到的飞行时间、能量和空间位置等各种有效信
本文编号：3466160
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
HIRFL-CSR加速器系统平面示意图
第1章绪论3Wall）探测器。其中起始时间探测器位于RIBLLII的反应靶前，用来测量由RIBLLII直接引出的束流，以给出在靶中发生反应事件的初始时间；大接收度二级磁铁放置于靶区γ探测器后，用来改变带电粒子的运动方向，之后可以结合多丝漂移室对粒子径迹进行判断而获得粒子的动量信息，也可以结合TOF，对粒子种类进行鉴别；多丝漂移室用来测量带电粒子的运动径迹，以对入射粒子种类进行鉴别；飞行时间墙用来测量打靶反应后带电粒子的飞行时间；中子墙探测器用来测量反应中发射的中子的飞行时间，用来获得出射角度和能量等信息。图1.2HIRFL-CSR外靶实验探测器分布图1.3.3伽马球探测器随着轰击能量的提高，重离子反应也呈现出不同的特点。而为得到反应中所产生粒子的质量、能量、动量等各性能和运动学参量，需要对其进行详细的测量。因此要求所用探测器要具有较高的粒子鉴别能力、较宽的测量动态范围、优良的能量分辨能力（几十KeV）与时间分辨（亚ns量级）能力等，于是相继出现了由不同种类粒子阵列探测器（如γ、轻带电粒子、重带电粒子、中子）组成的具有上千个探测单元的4π型探测器系统。伽马球探测器便是一种4π型γ量能器[23]，是外靶终端探测系统的重要探测器之一，与时间投影室和硅微条探测器一起构成靶区伽马探测器，置于反应靶的四周。伽马球探测器用来探测次级靶区处于高激发态的反应产物退激后产生的γ射线，时间投影室对重碎片的出射角和能量进行测量，硅微条探测器置于时间投影室的后方，结合伽马球探测器对中等质量碎片的同位素进行测量。本文便是对伽马球探测器的读出电子学系统进行讨论。伽马球探测器的结构如图1.3所示，总共由4608块CsI晶体探测单元组成。
第1章绪论4图1.3伽马球探测器实物图[28]伽马球一期工程由1024块CsI晶体探测单元组成，每个晶体的范围从110厘米到180厘米，探测器总重量约为1077千克。为了便于组装和测试，目前只安装了3/4即768块CsI晶体单元，如图1.4所示，每个晶体单元用内部增益为50的日本滨松公司（Hamamatsu）xS8664-1010X型号雪崩光电二极管（APD）进行读出。图1.4伽马球一期实物图1.4CSR外靶实验读出电子学研究1.4.1读出电子学整体结构CSR外靶实验中，不同种类的束流粒子（从12C6+到238U72+）和不同能量的束流线（从0.5GeV/u到1.1GeV/u），经打靶之后产生的次级粒子各不相同。实验过程中，由起始时间探测器给出事件的初始时间，通过大接受度二级磁铁对各次级粒子进行分离，之后由中子墙探测器接收中子等中性粒子，各个位置的多丝漂移室和飞行时将墙探测器来接收带电粒子，伽马球探测器接收实验过程中产生的γ射线。各探测器将测量之后得到的飞行时间、能量和空间位置等各种有效信
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