本文關(guān)鍵詞：基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2015年

基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究

胡坤  

【摘要】：MCP探測器具有光譜響應(yīng)窄、噪聲低、空間分辨率高等特點(diǎn)。因此,基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像探測器被廣泛地應(yīng)用于粒子探測和空間科學(xué)。本文針對(duì)這種類型的探測器提出了一種電荷測量方案,獲得了較高的空間分辨率。在高計(jì)數(shù)率下,提出了一套基于硬件的堆積判棄技術(shù),使系統(tǒng)在高計(jì)數(shù)率下的分辨率提高30%。 本文通過分析MCP國內(nèi)外的研究狀況,給出了基于MCP的陽極探測器的優(yōu)缺點(diǎn),并且研究了各種類型的位敏陽極,確定了楔條陽極作為收集電荷的陽極。針對(duì)于楔條陽極的特征,本文設(shè)計(jì)了基于WSA讀出陽極的電荷測量方案,設(shè)計(jì)了前端電路和數(shù)據(jù)獲取成像系統(tǒng)。前端電路主要完成對(duì)WSA陽極輸出電荷的積分和成形；后端采集卡負(fù)責(zé)事例的觸發(fā)、位置譯碼、成像以及圖像存儲(chǔ)等等。另外,針對(duì)硬件的設(shè)計(jì),本文設(shè)計(jì)了基于LABVIEW平臺(tái)的圖像采集軟件,對(duì)硬件進(jìn)行參數(shù)配置、全局出發(fā)、讀取圖像以及圖像存儲(chǔ)等等。 隨后,本文進(jìn)行了一系列的性能測試,分為前端電子學(xué)測試和后端性能測試。測試的結(jié)果顯示,前端電路的等效輸入噪聲低于1fC,同時(shí)具有較低的增益偏差。 最后,我們搭建了基于MCP的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在低計(jì)數(shù)率下,獲得了70μm的分辨率。對(duì)于高計(jì)數(shù)率,信號(hào)的堆積相當(dāng)嚴(yán)重。因此,系統(tǒng)的分辨率會(huì)極具地降低。鑒于此,我們?cè)O(shè)計(jì)了基于FPGA的堆積判棄模塊,有效地剔除了堆積的信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)克服了高計(jì)數(shù)率下脈沖堆積的影響。 除此之外,本文還對(duì)TGC探測器進(jìn)行了深入地研究,設(shè)計(jì)了一套基于真隨機(jī)數(shù)的TGC測試信號(hào)源,可以一次性對(duì)高達(dá)256路電子學(xué)通道進(jìn)行測試,大大提高了電子學(xué)測試的效率。另外,我們完成了真隨機(jī)數(shù)測試,提出了評(píng)估多bit真隨機(jī)數(shù)優(yōu)劣的公式。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： 1、系統(tǒng)研究了基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像探測器的特征,發(fā)現(xiàn)了影響MCP探測器計(jì)數(shù)率和分辨率的諸多因素。同時(shí),研究了各種類型的光子探測器特征。 2、針對(duì)這種類型的探測器,提出了光子計(jì)數(shù)成像探測器的總體讀出方案,并在該方案下實(shí)現(xiàn)了前端電路和后端DAQ的設(shè)計(jì)。經(jīng)過一系列的電子學(xué)測試后,我們搭建了光子計(jì)數(shù)成像探測的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在低計(jì)數(shù)率下獲得了70μm的分辨率。 3、針對(duì)高計(jì)數(shù)率下的信號(hào)堆積,提出了一套硬件堆積判棄的設(shè)計(jì)方案,該設(shè)計(jì)成功地剔除了堆積的信號(hào),使得系統(tǒng)的分辨率大幅度提高。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP274.2;O572.31
【目錄】：

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本文編號(hào)：197978