【摘要】：江門中微子實(shí)驗(yàn)是在已有的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)后,在建的另一個(gè)中微子實(shí)驗(yàn),它有著更重要的科學(xué)目標(biāo)和使命,它是中國高能物理所和國際相關(guān)中微子研究機(jī)構(gòu)合作的國家重點(diǎn)項(xiàng)目。作為中微子探測實(shí)驗(yàn),它使用的核心探測器主要由PMT陣列構(gòu)成,因此設(shè)計(jì)一個(gè)PMT讀出系統(tǒng)是不可或缺的。PMT讀出系統(tǒng),根據(jù)項(xiàng)目要求,需對PMT探測器產(chǎn)生的光電子信號進(jìn)行讀出和數(shù)據(jù)采集。根據(jù)單光子信號的特征以及項(xiàng)目需求,需要設(shè)計(jì)信號讀出電路和編寫相關(guān)FPGA固件程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。PMT讀出系統(tǒng)主要由信號讀出模塊和數(shù)據(jù)采集模塊兩大模塊構(gòu)成。根據(jù)項(xiàng)目需求,將兩大模塊做成子母板結(jié)構(gòu),并通過FMC接口相連。信號讀出模塊將PMT產(chǎn)生的光信號讀出處理后,進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過FMC接口傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊主要功能為接收讀出模塊發(fā)送來的信號數(shù)據(jù)、處理接收到的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至PC端。FPGA固件程序?qū)崿F(xiàn)的主要功能主要為對PMT讀出系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)的傳輸。其中包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接收模塊對信號讀出模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。使用SPI端口對ADC、DAC、PLL芯片進(jìn)行配置,實(shí)現(xiàn)對信號讀出模塊相關(guān)電路的控制。按照TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)使用千兆以太網(wǎng)內(nèi)核,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打包和傳輸。設(shè)計(jì)中利用FPGA強(qiáng)大的性能,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集功能與通信協(xié)議的設(shè)計(jì),程序每一級都包含緩存機(jī)制,保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。針對PMT讀出系統(tǒng)的功能,根據(jù)信號要求,輸入相應(yīng)指標(biāo)的測試信號,最終從PC端通過LabView工具進(jìn)行信號還原,驗(yàn)證了系統(tǒng)的讀出和采集功能。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O572.321;TN152
【圖文】：

并且將建造一個(gè)液體閃爍體（液閃）中心探測器，它的有效質(zhì)量為兩萬噸。同時(shí)逡逑將建設(shè)與中心探測器相配套的頂部徑跡探測器和水契侖柯夫探測器。中心探測器逡逑的基本構(gòu)架如圖１．２所示。探測中微子的主要工具是液體閃爍體中心探測器，它逡逑主要由大約１７０００個(gè)光電倍增管、高透明度液閃、和兩萬噸基于線性烷基苯的低逡逑本底構(gòu)成。逡逑江門中微子實(shí)驗(yàn)對中心探測器３％／Ｅ能量分辨率的要求是一個(gè)新的高度并且逡逑它也是設(shè)計(jì)中重要的技術(shù)指標(biāo)之一。逡逑需要在光電倍增管的量子效率和覆蓋率、液閃的垶變長度和光產(chǎn)額等方面有逡逑著更高的要求，具休的各項(xiàng)指標(biāo)如下所示：逡逑（１）

＿２１的振蕩效應(yīng)極大逡逑處。定量的基線優(yōu)化如圖１．３的左圖所示［１２］。另一方面，由于液閃探測器無法分逡逑辨中微子的傳播方向，因此反應(yīng)堆到探測器的距離差別將會(huì)影響中微子質(zhì)量順序逡逑的分辨能力，是實(shí)驗(yàn)基線優(yōu)化的關(guān)鍵因素。基線效應(yīng)的定量計(jì)算如圖１．３的右圖逡逑所示。所以不同反應(yīng)堆的基線差別要小于５００米。以上兩個(gè)因素是實(shí)驗(yàn)選址的重逡逑要指導(dǎo)原則。逡逑昶邋＿，＿．＿一＿一￣…邐ｒ—？邐ｎ邐邐；邐邐，—＾逡逑＾邐｜邐m)．邐ｔ邋＊邋￥２邋ｔｅ－ｎ邐．逡逑Ｉ邐Ｅ

＿２１的振蕩效應(yīng)極大逡逑處。定量的基線優(yōu)化如圖１．３的左圖所示［１２］。另一方面，由于液閃探測器無法分逡逑辨中微子的傳播方向，因此反應(yīng)堆到探測器的距離差別將會(huì)影響中微子質(zhì)量順序逡逑的分辨能力，是實(shí)驗(yàn)基線優(yōu)化的關(guān)鍵因素�；�效應(yīng)的定量計(jì)算如圖１．３的右圖逡逑所示。所以不同反應(yīng)堆的基線差別要小于５００米。以上兩個(gè)因素是實(shí)驗(yàn)選址的重逡逑要指導(dǎo)原則。逡逑昶邋＿，＿．＿一＿一￣…邐ｒ—？邐ｎ邐邐；邐邐，—＾逡逑＾邐｜邐m)．邐ｔ邋＊邋￥２邋ｔｅ－ｎ邐．逡逑Ｉ邐Ｅ

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2762173