【摘要】：在核物理與粒子物理實(shí)驗(yàn)中,時(shí)間是重要的物理量之一,時(shí)間信息的測量也是核電子學(xué)測量當(dāng)中最重要的測量之一。入射粒子在穿過探測器時(shí),損失能量,與探測器中的物質(zhì)發(fā)生電離、激發(fā)、光電轉(zhuǎn)換、核反應(yīng)等,產(chǎn)生帶電離子對(duì),并在電場的作用下,漂移到收集極,產(chǎn)生的信號(hào)最后由前端電子學(xué)處理。能譜分析系統(tǒng)和時(shí)間分析系統(tǒng)容易通過電荷測量與時(shí)間測量,可以分析得到入射粒子的電荷量、數(shù)量、種類、質(zhì)量、動(dòng)量等信息,從而為分析粒子特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、甄別提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。其中高精確性時(shí)間測量對(duì)于獲取所需的物理信息及正確反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律具有十分重要的作用。通過時(shí)間測量,可以用來獲取粒子的信息。常用的氣體探測器廣泛應(yīng)用于高能物理、核物理、醫(yī)學(xué)物理等多種探測領(lǐng)域,常用來測量粒子的徑跡與能量損失。采用基于TOT技術(shù)的ASIC芯片SFE16,輸入信號(hào)經(jīng)過SFE16的電荷靈敏前置放大、極零相消電路、濾波成形電路、放大甄別輸出一個(gè)具有一定寬度的脈沖電平信號(hào),使用高時(shí)間分辨、高精度的TDC電子學(xué)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行時(shí)間測量。利用時(shí)間間隔的測量完成對(duì)電荷的測量及時(shí)間的測量,這樣簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),便于維護(hù)維修。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,分析各種時(shí)間測量技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),選擇了低成本、電路結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)的TDC芯片完成32通道的電荷及飛行時(shí)間測量,完成了時(shí)間精度好于55ps,非線性好于1LSB的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊電路。測量電路具有較高的電子學(xué)性能,低成本,通用性強(qiáng),便攜式,具有大的測量量程,模塊電路適用于多種氣體探測器上。文章最后,對(duì)基于FPGA的TDC進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)與測試。采用FPGA設(shè)計(jì)的TDC具有高時(shí)間分辨,可根據(jù)需求設(shè)計(jì)多通道數(shù),成本低等優(yōu)點(diǎn),通過多邊沿采樣的方法可以提高時(shí)間精度。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(近代物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL82

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本文編號(hào)：2690468