基于重心法多絲正比室探測(cè)器讀出電子學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-16 03:19
中國(guó)散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是一種基于先進(jìn)加速器技術(shù)的先進(jìn)中子源,它主要由一臺(tái)80MeV負(fù)氫直線加速器、一臺(tái)1.6GeV快循環(huán)質(zhì)子同步加速器及其前后兩條束流傳輸線、一個(gè)靶站和三臺(tái)中子譜儀及相應(yīng)的配套設(shè)施組成。三臺(tái)譜儀包含了多功能反射儀、小角散射儀和高通量粉末衍射儀。作為發(fā)展中國(guó)家的第一臺(tái)散裂中子源,建成后將和正在運(yùn)行的美國(guó)、日本與英國(guó)散裂中子源一起,構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源,這將大為提升我國(guó)基礎(chǔ)研究和高技術(shù)水平,縮短我國(guó)與世界前沿30年的差距。本論文針對(duì)于多功能反射儀中用到的多絲正比室探測(cè)器(MWPC)進(jìn)行了判定粒子二維位置和讀出電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)的研究。當(dāng)中子進(jìn)入多絲正比室,與充滿室內(nèi)的3He氣體作用,將產(chǎn)生電子和正離子等次級(jí)粒子,電子在陽(yáng)極絲附近雪崩形成的正離子云向陰極漂移,兩陰極面上將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷,各個(gè)通道的電荷大小與原初產(chǎn)生電離的電子位置有關(guān),只需測(cè)量出各個(gè)通道的電荷量大小,再采用重心法就能估算出電子發(fā)生雪崩的二維位置。本設(shè)計(jì)一共包含150個(gè)通道,能夠測(cè)量探測(cè)器X方向50個(gè)通道,Y方向100個(gè)通道。系統(tǒng)以F...
【文章來(lái)源】:湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985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
【部分圖文】:
圖1.2高通量粉末衍射儀基本結(jié)構(gòu)??CSNS衍射儀設(shè)計(jì)要求最佳分辨率能達(dá)到0.2°/
在一起的讀出絲和一個(gè)10MQ的接地電阻組成。陽(yáng)極絲平面包含100個(gè)讀出通??道,但這些通道都相互連通,構(gòu)成一個(gè)總通道,上下兩個(gè)陰極讀出面共150個(gè)讀??出通道,其中X方向?yàn)椋担巴ǖ溃俜较驗(yàn)椋保埃巴ǖ。如圖2.1所示為多絲正比??室X方向視圖:??i?Omm^??”,...,,廿,T?,,?一??A?i??d—3mm-,?s—2mm-'??I???????h-H??????d=3mm-’??yr??圖2.1多絲正比室X方向視圖??多絲正比室探測(cè)器接收通過(guò)樣品之后的中子并與室內(nèi)的3He氣體反應(yīng),將產(chǎn)??生質(zhì)子與氚核,這些次級(jí)粒子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,與工作氣體相互作用發(fā)生電離,??將產(chǎn)生大量的初始電子,這些電子在電場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極漂移,在陽(yáng)極附近發(fā)生??雪崩。由雪崩產(chǎn)生的正離子將向陰極絲漂移,在此過(guò)程中,附近讀出絲上將會(huì)產(chǎn)??生感應(yīng)正電荷,因此,各通道的電荷大小與電子雪崩的位置相關(guān),越靠近雪崩位??置的讀出絲
探測(cè)器內(nèi)每根讀出絲連接一路獨(dú)立的電子線路,由探測(cè)器內(nèi)起主導(dǎo)作用的正??離子在陽(yáng)極絲上產(chǎn)生負(fù)信號(hào),在附近陰極絲上產(chǎn)生正信號(hào),采用單極的前置放大??器能記錄在陽(yáng)極絲發(fā)生雪崩的電子位置。如圖2.2為數(shù)字法電子學(xué)結(jié)構(gòu):??: ̄II ̄?:?CR^RC)2?Th7h〇,d??—VV\—?;?|???:??:??r?Discriminator?? ̄??Detector?Pre-Amp?Shaping??圖2.2數(shù)字法電子學(xué)結(jié)構(gòu)??由探測(cè)器輸出的電信號(hào)本身的信號(hào)強(qiáng)度很弱,信噪比低,采用數(shù)字法一般只??需要對(duì)電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)定合適的閾值大小,不需測(cè)出每個(gè)通道具體的電荷值,因此,??可以減少數(shù)據(jù)傳輸量和處理時(shí)間,這也是數(shù)字法區(qū)別于其他方法的明顯特征。但??電子雪崩引起的感應(yīng)電信號(hào)會(huì)發(fā)生一定的漲落,這對(duì)各個(gè)通道選擇合適的閾值要??求較高。采用數(shù)字法獲得的位置分辨,定位精度不高,它很大程度上受到陽(yáng)極絲??距的影響,在本設(shè)計(jì)中并不能很好的滿足要求。??2.1.2延遲線法??延遲線法_的工作原理為將中子入射至多絲正比室內(nèi)電離出的電子發(fā)生雪??崩的位置信息轉(zhuǎn)換成時(shí)間信息的輸出
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]中國(guó)散裂中子源[J]. 王芳衛(wèi). 科學(xué). 2014(04)
[2]一種高速、低功耗濾波成形電路設(shè)計(jì)[J]. 周云波,楊煜,于宗光,單悅爾,曹華鋒,楊兵. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2013(02)
[3]基于PCIE的CSNS高通量粉末衍射儀高速數(shù)據(jù)采集卡[J]. 胡俊,朱科軍,江曉山. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2011(10)
[4]多絲正比室電荷測(cè)量電路的研究[J]. 關(guān)曉磊,向海生,盛華義,趙豫斌,趙平平,章紅宇,趙東旭,江曉山,趙京偉. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2010(07)
[5]1932年5月:查德威克描述中子的發(fā)現(xiàn)[J]. 蕭如珀,楊信男. 現(xiàn)代物理知識(shí). 2010(03)
[6]一個(gè)二維讀出多絲正比室的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王小胡,朱啟明,陳元柏,陳昌,劉榮光,王嵐,金艷,馬驍妍,田立朝,徐品. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2009(04)
[7]BESIII電磁量能器三量程電荷測(cè)量方案[J]. 常勁帆,王佩良,顧樹(shù)棣,王錚,聶晶. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2009(04)
[8]基于PCI總線多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 李潤(rùn)秋,賀占莊. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(01)
[9]中子散射技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 葉春堂,劉蘊(yùn)韜. 物理. 2006(11)
[10]散裂中子源靶站和中子散射譜儀的概念設(shè)計(jì)[J]. 王芳衛(wèi),梁天驕,殷文,曹慧波,張泮霖,嚴(yán)啟偉,章綜,張杰. 核技術(shù). 2005(08)
碩士論文
[1]基于FPGA的數(shù)據(jù)采集及壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳世海.中北大學(xué) 2010
[2]高速實(shí)時(shí)大容量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 孫虹.天津理工大學(xué) 2009
本文編號(hào):3498058
【文章來(lái)源】:湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985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
【部分圖文】:
圖1.2高通量粉末衍射儀基本結(jié)構(gòu)??CSNS衍射儀設(shè)計(jì)要求最佳分辨率能達(dá)到0.2°/
在一起的讀出絲和一個(gè)10MQ的接地電阻組成。陽(yáng)極絲平面包含100個(gè)讀出通??道,但這些通道都相互連通,構(gòu)成一個(gè)總通道,上下兩個(gè)陰極讀出面共150個(gè)讀??出通道,其中X方向?yàn)椋担巴ǖ溃俜较驗(yàn)椋保埃巴ǖ。如圖2.1所示為多絲正比??室X方向視圖:??i?Omm^??”,...,,廿,T?,,?一??A?i??d—3mm-,?s—2mm-'??I???????h-H??????d=3mm-’??yr??圖2.1多絲正比室X方向視圖??多絲正比室探測(cè)器接收通過(guò)樣品之后的中子并與室內(nèi)的3He氣體反應(yīng),將產(chǎn)??生質(zhì)子與氚核,這些次級(jí)粒子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,與工作氣體相互作用發(fā)生電離,??將產(chǎn)生大量的初始電子,這些電子在電場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極漂移,在陽(yáng)極附近發(fā)生??雪崩。由雪崩產(chǎn)生的正離子將向陰極絲漂移,在此過(guò)程中,附近讀出絲上將會(huì)產(chǎn)??生感應(yīng)正電荷,因此,各通道的電荷大小與電子雪崩的位置相關(guān),越靠近雪崩位??置的讀出絲
探測(cè)器內(nèi)每根讀出絲連接一路獨(dú)立的電子線路,由探測(cè)器內(nèi)起主導(dǎo)作用的正??離子在陽(yáng)極絲上產(chǎn)生負(fù)信號(hào),在附近陰極絲上產(chǎn)生正信號(hào),采用單極的前置放大??器能記錄在陽(yáng)極絲發(fā)生雪崩的電子位置。如圖2.2為數(shù)字法電子學(xué)結(jié)構(gòu):??: ̄II ̄?:?CR^RC)2?Th7h〇,d??—VV\—?;?|???:??:??r?Discriminator?? ̄??Detector?Pre-Amp?Shaping??圖2.2數(shù)字法電子學(xué)結(jié)構(gòu)??由探測(cè)器輸出的電信號(hào)本身的信號(hào)強(qiáng)度很弱,信噪比低,采用數(shù)字法一般只??需要對(duì)電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)定合適的閾值大小,不需測(cè)出每個(gè)通道具體的電荷值,因此,??可以減少數(shù)據(jù)傳輸量和處理時(shí)間,這也是數(shù)字法區(qū)別于其他方法的明顯特征。但??電子雪崩引起的感應(yīng)電信號(hào)會(huì)發(fā)生一定的漲落,這對(duì)各個(gè)通道選擇合適的閾值要??求較高。采用數(shù)字法獲得的位置分辨,定位精度不高,它很大程度上受到陽(yáng)極絲??距的影響,在本設(shè)計(jì)中并不能很好的滿足要求。??2.1.2延遲線法??延遲線法_的工作原理為將中子入射至多絲正比室內(nèi)電離出的電子發(fā)生雪??崩的位置信息轉(zhuǎn)換成時(shí)間信息的輸出
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]中國(guó)散裂中子源[J]. 王芳衛(wèi). 科學(xué). 2014(04)
[2]一種高速、低功耗濾波成形電路設(shè)計(jì)[J]. 周云波,楊煜,于宗光,單悅爾,曹華鋒,楊兵. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2013(02)
[3]基于PCIE的CSNS高通量粉末衍射儀高速數(shù)據(jù)采集卡[J]. 胡俊,朱科軍,江曉山. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2011(10)
[4]多絲正比室電荷測(cè)量電路的研究[J]. 關(guān)曉磊,向海生,盛華義,趙豫斌,趙平平,章紅宇,趙東旭,江曉山,趙京偉. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2010(07)
[5]1932年5月:查德威克描述中子的發(fā)現(xiàn)[J]. 蕭如珀,楊信男. 現(xiàn)代物理知識(shí). 2010(03)
[6]一個(gè)二維讀出多絲正比室的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王小胡,朱啟明,陳元柏,陳昌,劉榮光,王嵐,金艷,馬驍妍,田立朝,徐品. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2009(04)
[7]BESIII電磁量能器三量程電荷測(cè)量方案[J]. 常勁帆,王佩良,顧樹(shù)棣,王錚,聶晶. 核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2009(04)
[8]基于PCI總線多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 李潤(rùn)秋,賀占莊. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(01)
[9]中子散射技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 葉春堂,劉蘊(yùn)韜. 物理. 2006(11)
[10]散裂中子源靶站和中子散射譜儀的概念設(shè)計(jì)[J]. 王芳衛(wèi),梁天驕,殷文,曹慧波,張泮霖,嚴(yán)啟偉,章綜,張杰. 核技術(shù). 2005(08)
碩士論文
[1]基于FPGA的數(shù)據(jù)采集及壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳世海.中北大學(xué) 2010
[2]高速實(shí)時(shí)大容量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 孫虹.天津理工大學(xué) 2009
本文編號(hào):3498058
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