【摘要】：中子散射是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要手段。近年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)中子源和中子散射譜儀的建設(shè),對(duì)中子探測(cè)器讀出電子學(xué)的需求越來(lái)越大。3He氣體多絲正比中子探測(cè)器具有探測(cè)效率高,n/γ分辨好,位置分辨好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外中子散射實(shí)驗(yàn)裝置。中國(guó)工程物理研究院中子散射研究堆是國(guó)內(nèi)首個(gè)中子散射應(yīng)用平臺(tái),本文針對(duì)該平臺(tái)配備的3He氣體多絲正比室探測(cè)器,設(shè)計(jì)了一套基于延遲線法的電子學(xué)讀出系統(tǒng)。相比于其他讀出方法,延遲線讀出法利用延遲線實(shí)現(xiàn)位置-時(shí)間轉(zhuǎn)換,通過(guò)測(cè)量時(shí)間間隔可以推算出中子的位置信息,只需要一路陽(yáng)極觸發(fā)和四路陰極讀出,能夠大大簡(jiǎn)化讀出電子學(xué)的設(shè)計(jì),同時(shí)能實(shí)現(xiàn)很好的位置分辨和較高的計(jì)數(shù)率,能夠充分滿足反應(yīng)堆中子源的需求。本文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外同類讀出電子學(xué)的基礎(chǔ)上,深入研究了延遲線讀出法涉及的關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)的讀出電子學(xué)系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分,時(shí)間測(cè)量,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)傳輸。采用恒比定時(shí)插件結(jié)合高精度的時(shí)間數(shù)字化芯片TDC-GPX實(shí)現(xiàn)時(shí)間測(cè)量,采用可編程FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制,采用基于SOC技術(shù)的模塊化千兆網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,能夠?qū)崟r(shí)地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖穗娔X。測(cè)試結(jié)果表明,時(shí)間測(cè)量分辨率為81ps,精度好于50ps,積分非線性好于0.5LSB,微分非線性好于1LSB,在250ns延遲線下計(jì)數(shù)率可達(dá)1.3MHz,具有良好的二維成像能力,滿足設(shè)計(jì)需求。通過(guò)基于NIM標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)具有成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,可在線升級(jí)等優(yōu)點(diǎn),并能夠應(yīng)用于與時(shí)間測(cè)量、讀出的相關(guān)領(lǐng)域。
【圖文】：

研究方式無(wú)可替代的重要作用ＰＰ１。中子散射實(shí)驗(yàn)需要高通量的儀。用于中子散射的中子源主要有兩類，反應(yīng)堆中子源和散裂中Ｗ提供穩(wěn)定持續(xù)的中子束流，平均強(qiáng)度可Ｗ達(dá)到１０＂邋ｉｖｃｍ－Ｖｉ；的中子源，最高時(shí)的脈沖強(qiáng)度可Ｗ達(dá)到ｌ0＂ｉｖｃｍ－Ｖｉ，但平均強(qiáng)度特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)相互補(bǔ)充，成為材料、化學(xué)、生命科學(xué)、核物理等領(lǐng)相關(guān)尖端技術(shù)如納米、信息、空間、醫(yī)療等的發(fā)展提供了創(chuàng)新平研究較早，早在上世紀(jì)５０年代就建造了＂躍進(jìn)一號(hào)中子晶體譜儀＂用。進(jìn)入２１世紀(jì)，國(guó)家意識(shí)到中子散射應(yīng)用的重要意義，開(kāi)始的建設(shè)。中國(guó)原子能科學(xué)研究院于２００１年開(kāi)始建造６０ＭＷ的中，２００２年中國(guó)工程物理研究院（簡(jiǎn)稱中物院）開(kāi)始建造中國(guó)２０１０年中國(guó)開(kāi)始建造發(fā)展中國(guó)家第一臺(tái)散裂中子源（ＣＳＮＳ）［７］。中中子散射研巧進(jìn)入新的階段，必將推動(dòng)我國(guó)前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究的建造的中國(guó)綿陽(yáng)研究堆于２０１２年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，２０Ｍ年完成中行，是我國(guó)首個(gè)中子散射科研平臺(tái)。中國(guó)綿陽(yáng)研巧堆和相關(guān)譜儀。逡逑人邐冷邋｜｜ｉｒ邋義Ｗ逡逑

中子散射所用到的中子都是低能的熱中子或冷中子，通常都采用核反應(yīng)法，使中子逡逑與原子核發(fā)生核反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量核反應(yīng)放出的帶電粒子實(shí)現(xiàn)中子的探測(cè)Ｗ。常用于中子逡逑探測(cè)的核素有＂７Ｇｄ，３Ｈｅ，１化，６Ｕ等，其反應(yīng)截面與中子能量的關(guān)系如圖１．２所示。逡逑其中除３Ｈｅ是氣體之外，ｉ＾Ｇｄ，＇％，６Ｌｉ都是固體，雖然有較大的反應(yīng)截面，但反應(yīng)產(chǎn)逡逑生的次級(jí)帶電粒子難Ｗ穿透探測(cè)物質(zhì)自身，因此很難達(dá)到較高的探測(cè)效率。＇０：８可＾制逡逑作成ＢＦ３氣體，但是ＢＦ３有毒性，而且是負(fù)電性氣體，對(duì)電子有強(qiáng)烈的吸附作用，因此逡逑也難Ｗ達(dá)到較高的探測(cè)效率Ｗ。逡逑？＿Ｉ邋，，邋，１…邐．啤邐邐，邋，邐０３＾逡逑Ｉ邋Ｕ邋；邋＇邋＇邋Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邋＇邋＞邋＜邋Ｍ邋Ｉ邋ｊ—１邋Ｉ邋Ｉ邋■邋ｆ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋ＩＩ邋．邋Ｉ邋？邋ｔ邋Ｉ邋１邋－逡逑Ｉ邋／逡逑？ｊ邋ｑ２邋Ｌｉ邐—－邋１—１邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ＿Ｉ邋Ｉ—ｎ－ｉ－ｉｉ－邋—邋‘邋■邋Ｉ邋．邋？」逡逑１０0邐１0１邐１0２邐１0３逡逑Ｎｅｕｔｒｏｎ邋巨ｎｅｒｇｙ邋（ｍｅＶ）逡逑圖１．２常用中子探測(cè)核素的反應(yīng)截面逡逑目前使用最廣泛的是基于３Ｈｅ氣體的中子探測(cè)器，世界上約７５％的中子譜儀所采用逡逑的探測(cè)器都是此類探測(cè)器１Ｗ。３Ｈｅ氣體不僅具有很大的反應(yīng)截面
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL816.3

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本文編號(hào)：2636890