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高密度塑料闪烁体探测器的数据获取系统设计 被引量:7
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作者 杨海波 孔洁 +4 位作者 赵红赟 丁朋程 周勇 杨振雷 苏弘 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1882-1887,共6页
由中国科学院近代物理研究所承担的塑料闪烁体探测器研究项目,其目标是开展空间粒子探测、重构入射电子轨迹、区分电子和光子、鉴别重离子。为配合该探测器测试工作,设计了一套完备的数据获取电路(DAQ)与上位机软件。DAQ接收4块前端电子... 由中国科学院近代物理研究所承担的塑料闪烁体探测器研究项目,其目标是开展空间粒子探测、重构入射电子轨迹、区分电子和光子、鉴别重离子。为配合该探测器测试工作,设计了一套完备的数据获取电路(DAQ)与上位机软件。DAQ接收4块前端电子学(FEE)板的数据,可完成360路电子学通道的数据读出;接收上位机的控制命令并分发给各FEE;接收探测器的击中信息并产生触发信号;接收FEE的遥测数据并传给上位机。该DAQ与上位机通过USB总线和RS232总线实现实时通信。上位机软件基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现对FEE电子学系统的控制、数据读取与保存,以及FEE系统运行状态参数信息的实时显示。该数据获取系统电路结构紧凑、功能完善,上位机软件具有良好的人机交互界面。经现场实际运行,DAQ与上位机软件满足设计要求,目前已成功应用于塑料闪烁体探测器读出电子学测试系统。 展开更多
关键词 塑料闪烁体探测器 DAQ FPGA USB LABWINDOWS/CVI
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基于闪烁体探测器的稠密等离子体焦点装置脉冲中子测量
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作者 郭兆言 高泰 +3 位作者 肖金水 陶明锐 李洪涛 马勋 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第4期121-126,共6页
研制了用于稠密等离子体焦点(DPF)装置中子产额和时间分布监测的闪烁体探测器,通过仿真模拟闪烁体透出光子随厚度的变化曲线确定闪烁体的尺寸参数,并采用相对标定获得该探测器的中子探测灵敏度。根据Monte-Carlo方法模拟了实验环境下的... 研制了用于稠密等离子体焦点(DPF)装置中子产额和时间分布监测的闪烁体探测器,通过仿真模拟闪烁体透出光子随厚度的变化曲线确定闪烁体的尺寸参数,并采用相对标定获得该探测器的中子探测灵敏度。根据Monte-Carlo方法模拟了实验环境下的中子散射分布,并根据探头的线性范围等因素设计实验布局。利用研制的闪烁体探测器对自研的DPF装置的D-D脉冲中子产额和时间波形进行了测量,并对测量结果进行了分析和讨论。测试结果表明:设计的闪烁体探测器测试获得DPF装置产生的硬X射线及中子波形,两者峰值信号时间差与2.45 MeV中子飞行时间相当,中子脉宽约百纳秒。 展开更多
关键词 稠密等离子焦点 塑料闪烁体探测器 中子飞行时间 中子产额 灵敏度
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基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计 被引量:2
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作者 姚卫博 杜丹 +1 位作者 何高魁 王超 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第4期654-662,共9页
介绍了基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计。针对目前实验室已经搭建的4×4、双端读出的塑料闪烁体阵列反中微子探测器,设计了一套完整的数据获取系统。触发固件功能基于CAEN V2495可编程逻辑单元(Programmable ... 介绍了基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计。针对目前实验室已经搭建的4×4、双端读出的塑料闪烁体阵列反中微子探测器,设计了一套完整的数据获取系统。触发固件功能基于CAEN V2495可编程逻辑单元(Programmable Logic Unit,PLU)实现,软件系统基于Qt平台搭建。该数据获取系统具有对前端电子学硬件参数的配置,数据获取并保存,并且具有完善的人机交互界面以及数据图像显示功能。 展开更多
关键词 反中微子 塑料闪烁阵列探测器 DAQ
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用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计 被引量:3
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作者 赵红赟 孔洁 +7 位作者 杨海波 张惊蛰 高山山 苏弘 孙志宇 余玉洪 杨振雷 王晓辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期545-552,共8页
介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学(FEE)的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路(ASIC)芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过L... 介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学(FEE)的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路(ASIC)芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统(DAQ)。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。 展开更多
关键词 前端读出电子学 ASIC FPGA 塑料闪烁阵列探测器
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塑闪探测器读出系统的高速串行数据传输模块设计
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作者 张岁锴 孔洁 +1 位作者 严春满 魏子洋 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第5期847-855,共9页
针对塑闪探测器读出系统对高速串行数据传输的需求,本文设计了一种基于FPGA的高速串行数据传输模块,旨在实现塑闪探测器读出系统的高效数据传输。该模块采用串行/解串(Serializer/Deserializer,SerDes)器件TLK2711,构建全双工点对点的... 针对塑闪探测器读出系统对高速串行数据传输的需求,本文设计了一种基于FPGA的高速串行数据传输模块,旨在实现塑闪探测器读出系统的高效数据传输。该模块采用串行/解串(Serializer/Deserializer,SerDes)器件TLK2711,构建全双工点对点的串行通信协议,逻辑设计涵盖了控制模块、发送模块、接收模块以及发送/接收FIFO等。在FPGA平台上实现后,通过ModelSim进行仿真验证该模块在链路同步、数据帧传输和链路管理的表现。完成仿真后进行上板验证,实现了2.5 Gb/s的高速串行传输速率和小于10-12的误码率。这一设计显著提升了数据传输性能,为塑闪探测器读出系统的精确性和稳定性提供支持。 展开更多
关键词 FPGA TLK2711 SERDES 高速串行数据传输 塑料闪烁体探测器
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基于蒙特卡洛方法的双端读出塑料闪烁体条定位算法研究
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作者 邹雨辰 罗思远 +3 位作者 张海峰 尹隆乡 王克 王晓冬 《核电子学与探测技术》 2025年第11期1641-1652,共12页
缪子成像技术利用天然宇宙线缪子的穿透力强、能域宽等特点,在高密度、大尺寸物体探测中具有独特优势,被应用于火山、矿脉及建筑物等大型物体内部结构成像。随着缪子探测技术在地下空间、隧道、挖掘室及钻孔等区域的延伸应用,缪子探测... 缪子成像技术利用天然宇宙线缪子的穿透力强、能域宽等特点,在高密度、大尺寸物体探测中具有独特优势,被应用于火山、矿脉及建筑物等大型物体内部结构成像。随着缪子探测技术在地下空间、隧道、挖掘室及钻孔等区域的延伸应用,缪子探测器的安装需克服人员难以进入上述狭窄区域这一难题,故本课题组尝试设计一种钻井型缪子探测器。本文基于缪子定位算法对原钻井型缪子探测器进行优化,在简化探测器结构的同时也提高入射缪子的定位精度。利用Geant4构建了双端耦合硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的塑料闪烁体条模型,通过双端SiPM收集到的光子数及时间参数作为特征,并引入最佳线性无偏估计算法(Best Linear Unbiased Estimator,BLUE)和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络模型来提高缪子击中位置重建精度。模拟结果表明,BLUE算法重建质量最佳,重建误差为3.6 mm,位置分辨率为4.4 mm,且越接近两端SiPM位置重建精度越高。初步实验证明BLUE算法重建误差平均值为1.73 cm,该方法实现了钻井型探测器中闪烁体条上粒子击中位置定位,削减了SiPM读出通道,降低电子学设计难度,为下一步探测器的设计优化和制造提供了解决方案。 展开更多
关键词 蒙特卡洛模拟 定位算法 塑料闪烁体探测器 缪子成像
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合肥光源托歇克效应损失电子的探测 被引量:4
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作者 孙玉聪 蓝杰钦 +2 位作者 张剑锋 徐宏亮 孙葆根 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期770-774,共5页
束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源(HLS),托歇克(Touschek)寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Tousc... 束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源(HLS),托歇克(Touschek)寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Touschek效应的原理和机制,利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用,通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号,然后将信号经过放大甄别和符合处理后,用计数器测量了计数率。结果表明:由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在,且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。 展开更多
关键词 合肥光源 束流寿命 托歇克效应 蒙特卡罗方法 塑料闪烁体探测器
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DAMPE-PSD读出电子学研制 被引量:3
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作者 杨海波 孔洁 +3 位作者 赵红赟 苏弘 牛晓阳 方芳 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1124-1131,共8页
暗物质粒子探测卫星(dark matter particle explorer,DAMPE)是我国空间科学卫星系列的首发星,用于找出可能的暗物质粒子信号。塑料闪烁体阵列探测器(plastic scintillator detector,PSD)分系统作为卫星有效载荷的主体部件之一,参与承担... 暗物质粒子探测卫星(dark matter particle explorer,DAMPE)是我国空间科学卫星系列的首发星,用于找出可能的暗物质粒子信号。塑料闪烁体阵列探测器(plastic scintillator detector,PSD)分系统作为卫星有效载荷的主体部件之一,参与承担高能粒子电荷测量和电子/γ射线鉴别任务。PSD由82根塑料闪烁体条和164个光电倍增管(photomultiplier tube,PMT)组成,有328个输出通道,每根塑料闪烁体条的动态范围为2×10~3,需配备1套完备的读出电子学系统。该电子学系统由4块前端电子学(front-end electronics,FEE)板构成,共具有360个信号处理通道,总功耗6W。电路主要包括电荷测量电路、模拟调理电路、模数变换电路、刻度电路、环境监测电路、FPGA电路、电源管理电路以及接口电路等,其主要功能是基于32路模拟信号将PMT的电荷信号输入VA160ASIC芯片,考虑了抗辐照加固、温度设计等一系列关键问题,以确保在严酷的太空中具有长期的可靠性。测试结果表明,该FEE系统工作稳定、性能良好,具有较好的技术指标,每个电子学通道实现了0~12.5pC的动态范围,通道的随机噪声水平好于2fC,积分非线性好于0.6%。FEE能适应恶劣的空间环境,具有很高的可靠性。FEE配合PSD样机还分别于2014年和2015年在欧洲核子中心(CERN)的PS和SPS终端成功完成了2次束流试验,验证了PSD的探测能力完全满足任务书中提出的功能和指标要求,能很好实现实际科学任务需求。 展开更多
关键词 暗物质粒子探测卫星 塑料闪烁阵列探测器 读出电子学 性能测试
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