重離子物理是原子核物理研究的重要領域,重離子加速器是進行重離子物理研究的最重要實驗裝置之一。蘭州重離子加速器（Heavy Ion Research Facility in Lanzhou, HIRFL）是我國規(guī)模最大的重離子實驗裝置,建成以來,取得了如新核素合成,原子核質量測量,癌癥治療等重大科研成果,使我國躋身重離子物理研究的國際先進行列。HIRFL冷卻儲存環(huán)（Cooling Storage Ring, CSR）外靶實驗主要研究方向為核物質狀態(tài)方程研究,放射性束物理研究以及超核研究。TO探測器是CSR外靶實驗中的重要組成部分,其由一系列多氣隙電阻板室（Multi-gap Resistive Plate Chamber, MRPC）組成。TO探測器位于外靶實驗裝置的最前端,放射性束流打靶后產(chǎn)生的帶電粒子通過MRPC,與MRPC內部的工作氣體發(fā)生相互作用,從而產(chǎn)生探測器信號,通過對MRPC探測器信號進行高精度時間測量,可得到放射性束流打把的時間信息,從而為其他的子探測器系統(tǒng)提供精確的時間起點。本論文針對CSR外靶實驗TO探測器的性能指標與應用需求,進行了時間數(shù)字變換技術的研究,并具體實現(xiàn)... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 HIRFL CSR外靶實驗
    1.2 外靶實驗T0探測器系統(tǒng)
    1.3 本章小結
    參考文獻
第二章 物理實驗中的時間數(shù)字變換技術
    2.1 模擬型TDC技術
        2.1.1 TAC+ADC型TDC
        2.1.2 Wilkinson型TDC
    2.2 數(shù)字型TDC技術
        2.2.1 flash型TDC
            2.2.1.1 最基本的flash型TDC
            2.2.1.2 采用延時鎖定環(huán)(Delay-Locked Loop,DLL)的flash型TDC
        2.2.2 Vernier TDC
            2.2.2.1 基本的Vernier TDC
            2.2.2.2 Vernier延時鏈(Delay Line)TDC
        2.2.3 Σ-△ TDC
        2.2.4 流水線(Pipeline)型TDC
        2.2.5 逐次逼近(Successive Approximation)型TDC
        2.2.6 脈沖收縮(Pulse-Shrinking)型TDC
    2.3 基于FPGA的TDC
        2.3.1 時鐘分相位FPGA TDC
        2.3.2 脈沖收縮(Pulse Shrinking)FPGA TDC
        2.3.3 級聯(lián)延時鏈(Tapped Delay Line,TDL)FPGA TDC
        2.3.4 Vernier FPGA TDC
        2.3.5 Vernier延時鏈(Vernier Delay Line,VDL)FPGA TDC
        2.3.6 Wave Union FPGA TDC
    2.4 本章小結
    參考文獻
第三章 T0探測器時間數(shù)字變換模塊設計
    3.1 設計方案與整體結構
    3.2 關鍵電路的實現(xiàn)
        3.2.1 時間測量模塊
            3.2.1.1 單通道雙沿時間測量的基本原理
            3.2.1.2 單通道雙沿時間測量的具體實現(xiàn)
        3.2.2 自觸發(fā)及觸發(fā)匹配模塊
            3.2.2.1 CSR外靶實驗觸發(fā)電子學系統(tǒng)結構
            3.2.2.2 T0探測器時間數(shù)字變換模塊自觸發(fā)及觸發(fā)匹配模塊設計
        3.2.3 時鐘模塊
        3.2.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊
    3.3 本章小結
    參考文獻
第四章 數(shù)字變換模塊測試
    4.1 時間數(shù)字變換性能測試
        4.1.1 測試板設計
        4.1.2 測試平臺
        4.1.3 非線性測試
        4.1.4 時間精度測試
            4.1.4.1 時間測量精度的理論分析
            4.1.4.2 時間測量精度的測試結果
    4.2 自觸發(fā)與觸發(fā)匹配功能測試
        4.2.1 自觸發(fā)模塊功能測試
        4.2.2 觸發(fā)匹配模塊功能測試
    4.3 本章小結
    參考文獻
第5章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
攻讀學位期間發(fā)表及待發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]蘭州重離子加速器研究裝置HIRFL[J]. 夏佳文,詹文龍,魏寶文,原有進,趙紅衛(wèi),楊建成,石健,盛麗娜,楊維青,冒立軍.  科學通報. 2016(Z1)
[2]A low dead time vernier delay line TDC implemented in an actel flash-based FPGA[J]. QIN Xi,FENG Changqing,ZHANG Deliang,ZHAO Lei,LIU Shubin,AN Qi.  Nuclear Science and Techniques. 2013(04)
[3]粒子物理實驗中的精密時間間隔測量[J]. 安琪.  核技術. 2006(06)

博士論文
[1]HIRFL-CSR外靶實驗的數(shù)據(jù)傳輸和觸發(fā)判選研究[D]. 康龍飛.中國科學技術大學 2014



本文編號：3572127