本文關(guān)鍵詞：新型塑閃陣列探測(cè)器讀出系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）》 2015年

新型塑閃陣列探測(cè)器讀出系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

趙紅赟  

【摘要】：暗物質(zhì)探測(cè)在當(dāng)代粒子物理及天體物理領(lǐng)域是一項(xiàng)很熱門的研究?jī)?nèi)容。由中國(guó)科學(xué)院空間科技先導(dǎo)專項(xiàng)支持的空間暗物質(zhì)探測(cè)項(xiàng)目,將建造和發(fā)射科學(xué)衛(wèi)星來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子的存在證據(jù),進(jìn)而開(kāi)展空間暗物質(zhì)研究。在該衛(wèi)星中,中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所承擔(dān)研制一種新型的塑料閃爍體陣列探測(cè)器。作為探測(cè)衛(wèi)星的重要分系統(tǒng)之一,需要完成近地空間高能粒子束中光子和電子的區(qū)分以及質(zhì)子數(shù)Z=1~20的粒子鑒別。為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)需求,本論文課題開(kāi)展了該陣列探測(cè)器前端讀出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究工作。論文重點(diǎn)討論了該探測(cè)器的前端電子學(xué)硬件結(jié)構(gòu)、FPGA控制邏輯的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題;針對(duì)低功耗、高可靠性等諸多苛刻要求,探討了解決方法與對(duì)策;論文還對(duì)地面檢測(cè)驗(yàn)證系統(tǒng)以及試驗(yàn)與測(cè)試等問(wèn)題進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。該新型塑閃陣列探測(cè)器前端讀出電子學(xué)系統(tǒng)主要包括4塊前端讀出電子學(xué)電路(FEE),最小應(yīng)用系統(tǒng)為360個(gè)輸入通道,最多可擴(kuò)展到512個(gè)輸入通道。每塊FEE主要基于先進(jìn)的電荷測(cè)量電路和高性能FPGA構(gòu)成。其中電荷測(cè)量電路采用了專用集成電路(ASIC)芯片VA32HDR14.2和16位數(shù)字化芯片AD976A,它們?cè)贔PGA的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)器輸出信號(hào)的采樣、處理、保持、數(shù)字化和緩存;FPGA則采用美國(guó)Actel公司生產(chǎn)的宇航級(jí)芯片,完成對(duì)電荷測(cè)量電路以及FEE板內(nèi)其他功能電路的控制和狀態(tài)監(jiān)控。該前端電子學(xué)系統(tǒng)具有低功耗、模塊化、便于擴(kuò)展、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。該電路具有較好的可移植性和可擴(kuò)展性,易于復(fù)制構(gòu)建大型多通道前端讀出系統(tǒng)。它具有較完善的電路功能和較強(qiáng)的自我保護(hù)能力,可靠性高,不僅可用于空間粒子探測(cè)器信號(hào)的處理,還可用于地面粒子物理實(shí)驗(yàn)探測(cè)器信號(hào)的處理。該論文工作中對(duì)塑閃FEE讀出系統(tǒng)進(jìn)行大量的確認(rèn)測(cè)試,主要包括:實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的FPGA仿真測(cè)試、電子學(xué)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的探測(cè)器聯(lián)調(diào)測(cè)試。前者可測(cè)試電子學(xué)系統(tǒng)的讀出功能及其線性、噪聲、穩(wěn)定性、串?dāng)_等指標(biāo);后者通過(guò)探測(cè)器系統(tǒng)的自標(biāo)定以及宇宙線測(cè)試,來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的整體性能和能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的科學(xué)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,目前的讀出系統(tǒng)方案總體上可以滿足該陣列探測(cè)器系統(tǒng)的讀出需求。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P172;P145.9
【目錄】：

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中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 記者　王有佳;[N];人民日?qǐng)?bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙紅赟;新型塑閃陣列探測(cè)器讀出系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）;2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 姜嘯宇;紅外陣列探測(cè)器及邊緣檢測(cè)的研究[D];天津理工大學(xué);2012年

2 張曉瑾;嵌入式X射線陣列探測(cè)器開(kāi)發(fā)及其數(shù)據(jù)通訊應(yīng)用研究[D];東北大學(xué);2009年

3 鄧小翠;（Pb，La）（Zr，，Ti）O_3鐵電陣列的制備及其性能研究[D];西安理工大學(xué);2007年

4 王野;光纖陣列成像激光雷達(dá)成像性能分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

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