基于THGEM的熱中子位置靈敏探測器的讀出.pdf_第1頁
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文檔簡介

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

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