MWPC探測(cè)器讀出電子學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、中國(guó)散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)是我國(guó)“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)的大型科學(xué)裝置。它利用高能質(zhì)子轟擊重金屬靶來(lái)產(chǎn)生中子，有效提高了傳統(tǒng)中子源的通量上限，為我國(guó)各類(lèi)基礎(chǔ)學(xué)科的前沿領(lǐng)域研究提供了一個(gè)先進(jìn)且功能強(qiáng)大的科研平臺(tái)。CSNS初期建設(shè)的三臺(tái)譜儀有通用粉末衍射儀、小角散射儀和多功能反射儀。其中小角散射儀和多功能反射儀中都用到了二維多絲正比室探測(cè)器(Multi-Wire Proporti

2、onal Chamber，MWPC)，本論文主要針對(duì)MWPC探測(cè)器的電子學(xué)讀出方案、具體實(shí)現(xiàn)以及最終讀出系統(tǒng)樣機(jī)的性能測(cè)試進(jìn)行了深入的研究。
　　本設(shè)計(jì)由電子學(xué)讀出板卡、FPGA固件程序以及 PC端應(yīng)用程序構(gòu)成。其中讀出板卡采用Xilinx公司的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為板上各芯片的控制器和數(shù)據(jù)處理器，可同時(shí)處理多個(gè)通道的探測(cè)器信號(hào)。板上對(duì)探測(cè)器位置信號(hào)的獲取和處理

3、采用挪威 IDEAS公司的多通道專(zhuān)用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)。與以往位置測(cè)量采用分立器件加運(yùn)放的硬件結(jié)構(gòu)相比，本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：功耗低、占用空間小、信噪比高、硬件成本小等優(yōu)點(diǎn)。由于FPGA的固件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便且易于升級(jí)更新，所以在不改變硬件的情況下讀出板整體的功能仍有很高的靈活性。PC端應(yīng)用程序在NI公司的圖形化編程環(huán)境 LabVIEW2012下調(diào)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。它具有界

4、面友好、操作方便等特點(diǎn)，可根據(jù)需求對(duì)板上的工作模式進(jìn)行配置、讀回板上數(shù)據(jù)包、實(shí)時(shí)分析并對(duì)結(jié)果直觀(guān)顯示。
　　一般的粒子探測(cè)器常工作于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中，這種環(huán)境下信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸必然受到嚴(yán)重的干擾。本設(shè)計(jì)采用ASIC和FPGA實(shí)現(xiàn)了MWPC探測(cè)器的電子學(xué)讀出，大大提高了電子學(xué)讀出系統(tǒng)的集成度，減小了整個(gè)讀出板卡的體積，可使其輕松掛載與探測(cè)器上。這樣，經(jīng)讀出板處理后的信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，易于傳輸至PC端或下級(jí)數(shù)據(jù)匯總板卡。另外，本設(shè)計(jì)采