中子發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生中子射線的儀器設(shè)備,由中子管、驅(qū)動(dòng)電源、控制系統(tǒng)組成,它具有中子能量高、單色性好、產(chǎn)額穩(wěn)定可控、使用安全等特點(diǎn),其在物質(zhì)元素分析、石油測(cè)井等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。中子發(fā)生器有直流和脈沖兩種工作模式。直流模式下,中子發(fā)生器多用于中子輻照;脈沖模式下,多道分析器利用同步脈沖的觸發(fā),將中子伽馬能譜進(jìn)行譜分離,便于物質(zhì)元素的分析。中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子與物質(zhì)可以進(jìn)行多種核反應(yīng),產(chǎn)生非彈、俘獲、緩發(fā)等特征伽馬射線。在最新的國(guó)際前沿研究中,這些特征伽馬射線能譜可以通過(guò)脈沖時(shí)間順序分離出來(lái),有利于中子多元素分析精度的提高,特別適合在線分析技術(shù)應(yīng)用。因此,在實(shí)際物料分析過(guò)程中,單一的中子能譜已不能滿足使用者的需求。為了在中子能譜中獲取更多的核反應(yīng)信息,這就需要中子發(fā)生器能產(chǎn)生較為復(fù)雜的時(shí)序脈沖和相應(yīng)的同步脈沖。本文針對(duì)東北師范大學(xué)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)ZFD-1型自成靶陶瓷中子管,設(shè)計(jì)了一種新型脈沖中子發(fā)生器控制臺(tái)。該控制臺(tái)在原有直流/脈沖模式下,根據(jù)中子爆發(fā)時(shí)間的不同,加入了單一脈沖和復(fù)合脈沖模式,實(shí)現(xiàn)了能譜的分離。此外,中子發(fā)生器在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量中子射線,為了保證操作人員的安全,需... 

【文章來(lái)源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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中子管結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第 3 章 中子發(fā)生器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為了滿足操作人員對(duì)于中子核反應(yīng)信息的需求，本文設(shè)計(jì)了一種新型的脈沖發(fā)生器控制系統(tǒng)。本章重點(diǎn)介紹脈沖中子發(fā)生器控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)由上位機(jī)、基于 STM32 的主控電路、輔助驅(qū)動(dòng)電路、基于 FPGA沖時(shí)序發(fā)生電路、遠(yuǎn)程波形監(jiān)測(cè)儀和中子定標(biāo)器組成。脈沖中子發(fā)生器有三作模式，直流模式、單一脈沖模式和復(fù)合脈沖模式。在直流模式下，離子源脈沖和多道分析器的觸發(fā)信號(hào)都為固定時(shí)長(zhǎng)的高電平；在單一脈沖模式下源觸發(fā)脈沖為上位機(jī)可調(diào)頻率和寬度的單一脈沖，多道分析器的觸發(fā)信號(hào)為的同步單一脈沖；在復(fù)合脈沖模式下，離子源觸發(fā)脈沖由高、低頻率脈沖相得，多道分析器的觸發(fā)信號(hào)為對(duì)應(yīng)的四路復(fù)雜脈沖，且各脈沖之間相對(duì)同步.1 為本文設(shè)計(jì)的脈沖中子發(fā)生器控制系統(tǒng)框架圖。

圖 3.2 主控板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖3.2.1 主控芯片選型Cortex-M3 處理器是一種新型的 ARM 處理器，它采用哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線和指令總線，保證了指令與數(shù)據(jù)訪問(wèn)不沖突[35]。Cortex-M3 內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)調(diào)試組件，用于硬件程序的調(diào)試操作，極大的方便了嵌入式研究人員對(duì)于


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