【摘要】：中子以其不帶電、穿透能力強的優(yōu)勢在探測和了解微觀世界中起到重要作用。近年來,隨著國內(nèi)外中子技術(shù)應用范圍的加深加廣,中子探測的實驗裝置——中子粉末衍射譜儀成為世界各國科學家研究的熱點。在中子粉末衍射譜儀系統(tǒng)中,為了獲得物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)信息和運動狀態(tài),采用3He管作為二維位置靈敏探測器進行中子探測來記錄散射出來的中子的位置及飛行時間,而3He管的后續(xù)讀出電子學系統(tǒng)進行處理、保存和傳送攜帶時間與位置信息的電信號。本文以項目“通用粉末衍射譜儀1英寸3He管讀出電子學設(shè)備研制”為背景,利用可編程片上系統(tǒng)SOPC技術(shù)和光纖通信技術(shù),設(shè)計了一種了基于SOPC的中子粉末衍射譜儀3He管讀出電子學系統(tǒng)。在研究和剖析了國內(nèi)外中子粉末衍射譜儀在電子學設(shè)備讀取應用的基礎(chǔ)上,設(shè)計了讀出電子學系統(tǒng),它的工作流程是:先經(jīng)過前置放大器放大后,再經(jīng)過濾波、成形、數(shù)字化等一系列處理,然后通過FPGA處理可以獲得所需要的電荷及時間信息,并將獲得的攜帶時間與位置信息的數(shù)據(jù)送到后續(xù)在線系統(tǒng)進行進一步具體的計算和解析,進而用戶可由采集到得散射出來的中子的飛行時間和入射位置而得到被測物質(zhì)的信息。其中系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)時使用高性能的FPGA,大大提高的數(shù)據(jù)的處理速度;而在傳輸獲取的數(shù)據(jù)上采用光纖傳輸,利用光纖線路抗干擾、傳輸損耗低優(yōu)點提高了系統(tǒng)讀取信息的準確度和傳輸速度。本文主要內(nèi)容是3He管讀出電子學讀出系統(tǒng)的各部分電路的結(jié)構(gòu)的設(shè)計、研制和測試。首先設(shè)計了以FPGA為核心的數(shù)據(jù)采集模塊、光模塊等的硬件實現(xiàn)電路;其次在自頂向下的思想的指導下設(shè)計了AD數(shù)據(jù)采集控制器IP核并搭建的電子學讀出系統(tǒng)的SOPC系統(tǒng);最后下載到FPGA主板上通過邏輯分析儀上進行了在線時序測試并在Nios II IDE編寫程序進行了運行調(diào)試。經(jīng)過運行測試,該系統(tǒng)滿足設(shè)計需求,是一套集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。
【圖文】：

圖 1-1 中國散裂中子源系統(tǒng)示意圖中子衍射技術(shù)年來，隨著國內(nèi)外中子技術(shù)應用范圍的加深加廣，中子探測的實驗裝置衍射譜儀成為世界各國科學家研究的熱點。中子以其獨有的優(yōu)勢成為在觀世界時的寵兒。在研究物質(zhì)的微觀性質(zhì)時，中子散射技術(shù)中的分支—術(shù)與X射線衍射是十分重要的兩大研究工具[5]。中子散射的原理是：當通直器的中子束照射樣品上時，與樣品的原子核發(fā)生碰撞而進行散射，最連接的譜儀進行收集，研究員使用譜儀分析可知道散射出來的中子的能化進而計算獲得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息。在探索和研究一些具體的結(jié)構(gòu)問題時僅可以同 X 射線衍射相互補充和配合使用，，而且中子衍射的探測效果比有利和更有效[6]；在中子衍射技術(shù)中，粉末衍射法具有全部晶體學和磁結(jié)

中子結(jié)構(gòu)分析的基本原理有：晶體結(jié)構(gòu)分析、磁結(jié)構(gòu)分析和小角散射。小角散射是指直射束附件的衍射，如圖1-2所示的微型脈沖強子源的小角譜儀設(shè)計示意圖[11]，其工作原理為：在質(zhì)子加速器中產(chǎn)生的高速、高能量的質(zhì)子去轟擊重金屬耙（如鎢耙），其原子核被質(zhì)子打碎后發(fā)生裂變而散射出通量短脈沖短的中子，在慢化器進行減速后由過濾器選擇出單一波長的中子，接著經(jīng)過準直器打到待測樣品上后中子發(fā)生散射，散射出來中子由各個方向的譜儀進行接收和探測。散射后中子的位置信息通過二維位置靈敏探測器3He
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL817

【參考文獻】

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本文編號：2685078