基于THGEM的熱中子位置靈敏探測器的讀出.pdf

1、中子不帶電荷，不受原子電場的影響，容易進入物質內部與原子核發(fā)生作用。它能直接鑒別核素，較低能量熱中子的衍射技術，已經成為科學研究和新材料研發(fā)的重要工具。近年來，可以提供高通量熱中子束的新一代中子源在世界各地相繼興建，大面積的位置靈敏熱中子探測器成為一個重要的研究課題，對探測器的讀出也提出了更高的要求。
　　 本文介紹了基于THGEM熱中子位置靈敏探測器的Pads陣列讀出。熱中子在硼轉換體中與10B核反應，反應打出的α粒子和7Li

2、從靶中射出，使1個大氣壓的工作氣體（Ar+CO2）電離。電離出的電子經THGEM雪崩放大，然后被基于Pads的兩維收集板(陽極)收集，利用重心讀出方法可以得到入射熱中子的位置。
　　 基于Pads的二維讀出板，在每個方向上有64路信號需要放大。在前端放大讀出設計中，為了簡化讀出系統的復雜度，每個方向上采用了一片64路電荷靈敏前放成形ASIC（VA64TA2）對收集板的每路信號進行放大，而且VA64TA2還具有甄別判選和觸發(fā)功能。

3、用FPGA做為VA64TA2的控制器，來配置和控制它的讀出。經過VA64TA2放大后的信號是以差分電流的形式輸出的，再經過高速差分接收器和主放大器放大后送到數據采集系統。文中給出了VA64TA2的動態(tài)范圍和電子學噪聲測試結果，動態(tài)范圍為16fC，在動態(tài)范圍線性擬合率可達到線性擬合率可達到0.99974。多道脈沖幅度分析器試驗，測得前置板的電子學噪聲為12×10-3fc，即75e-噪聲。
　　 數據采集板，即主板，它的主要作用是把

4、前置板放大的模擬信號轉化成數字信號，并把數字信號送到計算機上進行處理。模數轉換芯片選擇了ADI公司的AD9220，是一個12位的高速模擬數字轉換器，最高的采樣頻率為10MSPS。在與計算機通信方面，采用了USB2.0接口與計算機連接。USB主控制器芯片選擇了Cypress公司的EZ-USB FX-LP系列一款高速USB控制器芯片，即CY7C68013-A，它廣泛應用在數據采集領域，支持USB2.0的高速傳輸。FPGA是數據采集系統的總控

5、制器，選擇了Altera公司颶風二代系列的一款芯片，即CycloneII EP2C8Q208C8N，實現了與兩路ADC（AD9220）和USB（CY7C68013-A）之間的連接，并同時具有對ADC數據的緩沖作用。
　　 文中介紹了數據采集板（主板）各個芯片的電路設計。介紹了USB主控制器芯片CY7C68013-A的內部結構和GPIF模式下的固件的設計。這種模式特別適用于需要高速數據傳輸的場合，它是一種內部主機控制模式，使用內部