基于重心法多丝正比室探测器读出电子学研究
发布时间：2021-11-16 03:19
中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）是一种基于先进加速器技术的先进中子源,它主要由一台80MeV负氢直线加速器、一台1.6GeV快循环质子同步加速器及其前后两条束流传输线、一个靶站和三台中子谱仪及相应的配套设施组成。三台谱仪包含了多功能反射仪、小角散射仪和高通量粉末衍射仪。作为发展中国家的第一台散裂中子源,建成后将和正在运行的美国、日本与英国散裂中子源一起,构成世界四大脉冲散裂中子源,这将大为提升我国基础研究和高技术水平,缩短我国与世界前沿30年的差距。本论文针对于多功能反射仪中用到的多丝正比室探测器（MWPC）进行了判定粒子二维位置和读出电子学系统设计方案与实现的研究。当中子进入多丝正比室,与充满室内的3He气体作用,将产生电子和正离子等次级粒子,电子在阳极丝附近雪崩形成的正离子云向阴极漂移,两阴极面上将会产生感应电荷,各个通道的电荷大小与原初产生电离的电子位置有关,只需测量出各个通道的电荷量大小,再采用重心法就能估算出电子发生雪崩的二维位置。本设计一共包含150个通道,能够测量探测器X方向50个通道,Y方向100个通道。系统以F...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２高通量粉末衍射仪基本结构??ＣＳＮＳ衍射仪设计要求最佳分辨率能达到０．２°／
在一起的读出丝和一个１０ＭＱ的接地电阻组成。阳极丝平面包含１００个读出通??道，但这些通道都相互连通，构成一个总通道，上下两个阴极读出面共１５０个读??出通道，其中Ｘ方向为５０通道，Ｙ方向为１００通道。如图２．１所示为多丝正比??室Ｘ方向视图：??ｉ?Ｏｍｍ＾??”，．．．，，廿，Ｔ?，，?一??Ａ?ｉ??ｄ—３ｍｍ－，?ｓ—２ｍｍ－＇??Ｉ?？?？?？?ｈ－Ｈ?？?？??ｄ＝３ｍｍ－’??ｙｒ??图２．１多丝正比室Ｘ方向视图??多丝正比室探测器接收通过样品之后的中子并与室内的３Ｈｅ气体反应，将产??生质子与氚核，这些次级粒子在运动的过程中，与工作气体相互作用发生电离，??将产生大量的初始电子，这些电子在电场的作用下向阳极漂移，在阳极附近发生??雪崩。由雪崩产生的正离子将向阴极丝漂移，在此过程中，附近读出丝上将会产??生感应正电荷，因此，各通道的电荷大小与电子雪崩的位置相关，越靠近雪崩位??置的读出丝
探测器内每根读出丝连接一路独立的电子线路，由探测器内起主导作用的正??离子在阳极丝上产生负信号，在附近阴极丝上产生正信号，采用单极的前置放大??器能记录在阳极丝发生雪崩的电子位置。如图２．２为数字法电子学结构：??：￣ＩＩ￣?：?ＣＲ＾ＲＣ）２?Ｔｈ７ｈ〇，ｄ??—ＶＶ＼—?；?｜???：??：??ｒ?Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ??￣??Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?Ｐｒｅ－Ａｍｐ?Ｓｈａｐｉｎｇ??图２．２数字法电子学结构??由探测器输出的电信号本身的信号强度很弱，信噪比低，采用数字法一般只??需要对电子学系统设定合适的阈值大小，不需测出每个通道具体的电荷值，因此，??可以减少数据传输量和处理时间，这也是数字法区别于其他方法的明显特征。但??电子雪崩引起的感应电信号会发生一定的涨落，这对各个通道选择合适的阈值要??求较高。采用数字法获得的位置分辨，定位精度不高，它很大程度上受到阳极丝??距的影响，在本设计中并不能很好的满足要求。??２．１．２延迟线法??延迟线法＿的工作原理为将中子入射至多丝正比室内电离出的电子发生雪??崩的位置信息转换成时间信息的输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国散裂中子源[J]. 王芳卫. 科学. 2014(04)
[2]一种高速、低功耗滤波成形电路设计[J]. 周云波,杨煜,于宗光,单悦尔,曹华锋,杨兵. 核电子学与探测技术. 2013(02)
[3]基于PCIE的CSNS高通量粉末衍射仪高速数据采集卡[J]. 胡俊,朱科军,江晓山. 核电子学与探测技术. 2011(10)
[4]多丝正比室电荷测量电路的研究[J]. 关晓磊,向海生,盛华义,赵豫斌,赵平平,章红宇,赵东旭,江晓山,赵京伟. 核电子学与探测技术. 2010(07)
[5]1932年5月:查德威克描述中子的发现[J]. 萧如珀,杨信男. 现代物理知识. 2010(03)
[6]一个二维读出多丝正比室的实验研究[J]. 王小胡,朱启明,陈元柏,陈昌,刘荣光,王岚,金艳,马骁妍,田立朝,徐品. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[7]BESIII电磁量能器三量程电荷测量方案[J]. 常劲帆,王佩良,顾树棣,王铮,聂晶. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[8]基于PCI总线多通道数据采集系统的设计[J]. 李润秋,贺占庄. 现代电子技术. 2008(01)
[9]中子散射技术及其应用[J]. 叶春堂,刘蕴韬. 物理. 2006(11)
[10]散裂中子源靶站和中子散射谱仪的概念设计[J]. 王芳卫,梁天骄,殷文,曹慧波,张泮霖,严启伟,章综,张杰. 核技术. 2005(08)
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集及压缩系统设计[D]. 陈世海.中北大学 2010
[2]高速实时大容量数据采集系统的设计与实现[D]. 孙虹.天津理工大学 2009
本文编号：3498058
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２高通量粉末衍射仪基本结构??ＣＳＮＳ衍射仪设计要求最佳分辨率能达到０．２°／
在一起的读出丝和一个１０ＭＱ的接地电阻组成。阳极丝平面包含１００个读出通??道，但这些通道都相互连通，构成一个总通道，上下两个阴极读出面共１５０个读??出通道，其中Ｘ方向为５０通道，Ｙ方向为１００通道。如图２．１所示为多丝正比??室Ｘ方向视图：??ｉ?Ｏｍｍ＾??”，．．．，，廿，Ｔ?，，?一??Ａ?ｉ??ｄ—３ｍｍ－，?ｓ—２ｍｍ－＇??Ｉ?？?？?？?ｈ－Ｈ?？?？??ｄ＝３ｍｍ－’??ｙｒ??图２．１多丝正比室Ｘ方向视图??多丝正比室探测器接收通过样品之后的中子并与室内的３Ｈｅ气体反应，将产??生质子与氚核，这些次级粒子在运动的过程中，与工作气体相互作用发生电离，??将产生大量的初始电子，这些电子在电场的作用下向阳极漂移，在阳极附近发生??雪崩。由雪崩产生的正离子将向阴极丝漂移，在此过程中，附近读出丝上将会产??生感应正电荷，因此，各通道的电荷大小与电子雪崩的位置相关，越靠近雪崩位??置的读出丝
探测器内每根读出丝连接一路独立的电子线路，由探测器内起主导作用的正??离子在阳极丝上产生负信号，在附近阴极丝上产生正信号，采用单极的前置放大??器能记录在阳极丝发生雪崩的电子位置。如图２．２为数字法电子学结构：??：￣ＩＩ￣?：?ＣＲ＾ＲＣ）２?Ｔｈ７ｈ〇，ｄ??—ＶＶ＼—?；?｜???：??：??ｒ?Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ??￣??Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?Ｐｒｅ－Ａｍｐ?Ｓｈａｐｉｎｇ??图２．２数字法电子学结构??由探测器输出的电信号本身的信号强度很弱，信噪比低，采用数字法一般只??需要对电子学系统设定合适的阈值大小，不需测出每个通道具体的电荷值，因此，??可以减少数据传输量和处理时间，这也是数字法区别于其他方法的明显特征。但??电子雪崩引起的感应电信号会发生一定的涨落，这对各个通道选择合适的阈值要??求较高。采用数字法获得的位置分辨，定位精度不高，它很大程度上受到阳极丝??距的影响，在本设计中并不能很好的满足要求。??２．１．２延迟线法??延迟线法＿的工作原理为将中子入射至多丝正比室内电离出的电子发生雪??崩的位置信息转换成时间信息的输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国散裂中子源[J]. 王芳卫. 科学. 2014(04)
[2]一种高速、低功耗滤波成形电路设计[J]. 周云波,杨煜,于宗光,单悦尔,曹华锋,杨兵. 核电子学与探测技术. 2013(02)
[3]基于PCIE的CSNS高通量粉末衍射仪高速数据采集卡[J]. 胡俊,朱科军,江晓山. 核电子学与探测技术. 2011(10)
[4]多丝正比室电荷测量电路的研究[J]. 关晓磊,向海生,盛华义,赵豫斌,赵平平,章红宇,赵东旭,江晓山,赵京伟. 核电子学与探测技术. 2010(07)
[5]1932年5月:查德威克描述中子的发现[J]. 萧如珀,杨信男. 现代物理知识. 2010(03)
[6]一个二维读出多丝正比室的实验研究[J]. 王小胡,朱启明,陈元柏,陈昌,刘荣光,王岚,金艳,马骁妍,田立朝,徐品. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[7]BESIII电磁量能器三量程电荷测量方案[J]. 常劲帆,王佩良,顾树棣,王铮,聂晶. 核电子学与探测技术. 2009(04)
[8]基于PCI总线多通道数据采集系统的设计[J]. 李润秋,贺占庄. 现代电子技术. 2008(01)
[9]中子散射技术及其应用[J]. 叶春堂,刘蕴韬. 物理. 2006(11)
[10]散裂中子源靶站和中子散射谱仪的概念设计[J]. 王芳卫,梁天骄,殷文,曹慧波,张泮霖,严启伟,章综,张杰. 核技术. 2005(08)
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集及压缩系统设计[D]. 陈世海.中北大学 2010
[2]高速实时大容量数据采集系统的设计与实现[D]. 孙虹.天津理工大学 2009
本文编号：3498058
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