GEM-TPC快中子譜儀控制與數(shù)據(jù)采集軟件的開發(fā).pdf

1、中子能譜測量在核物理的發(fā)展中一直占據(jù)了重要地位，是核輻射探測領(lǐng)域的一項(xiàng)基本內(nèi)容。為了滿足近年來快中子能譜測量工作中不斷提高的能量分辨率和探測效率的要求，清華大學(xué)開發(fā)出了一套基于GEM-TPC的快中子能譜測量系統(tǒng)。
　　GEM-TPC是一種以氣體電子倍增器，GEM為探測器讀出，以時(shí)間投影儀TPC為探測器本體的新型探測器，可基于核反沖法進(jìn)行中子能譜的測量，其原型機(jī)探測系統(tǒng)和相關(guān)方面的設(shè)計(jì)目前還處于研制和調(diào)試階段。因此，需要有一套與探測

2、器配套的控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（以下簡稱CDAQ），能在研制和調(diào)試階段準(zhǔn)確的控制探測器的測量工作，并能實(shí)時(shí)的反饋探測器在不同的工況下（如不同的氣體配比，不同GEM膜層數(shù)以及偏置電壓等）輸出信號(hào)的波形特征以及統(tǒng)計(jì)性信息的變化，從而得到探測器達(dá)到最佳工作時(shí)所需的條件參數(shù)以及在不同條件參數(shù)下性能（主要是能量分辨率及探測效率）的劣化曲線。
　　本論文主要完成了該CDAQ系統(tǒng)的上位機(jī)控制與采集軟件(PC software，以下簡稱PCS)的開發(fā)

3、。PCS可實(shí)現(xiàn)對CDAQ系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的工作參數(shù)（如觸發(fā)閾）配置和工作模式選擇，可發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)CDAQ系統(tǒng)的自檢，并能以翻頁機(jī)制實(shí)時(shí)顯示GEM-TPC探測器720通道信號(hào)的輸出波形，以監(jiān)測探測器工作狀態(tài)及各個(gè)輸出通道的電子學(xué)性能。論文還克服了以太網(wǎng)監(jiān)聽抓數(shù)據(jù)包和多通道隨機(jī)信號(hào)分揀的難點(diǎn)。最后，PCS還可以將一段時(shí)間內(nèi)采集的探測器輸出的波形信息保存為txt、xls、二進(jìn)制碼等多種格式的文件，便于不同的分析和處理軟件導(dǎo)入，可快速的提取出重

4、建反沖核三維徑跡所需的時(shí)間和位置信息，并根據(jù)反沖核沉積的能量，推算入射中子的能量。
　　最后，通過在北京大學(xué)重離子加速器上的測試，檢驗(yàn)了PCS配合CDAQ及探測器工作的效果與性能。檢驗(yàn)結(jié)果顯示，該軟件可有效的控制探測器及CDAQ在不同參數(shù)下工作，可適應(yīng)不同能量、強(qiáng)度和平均時(shí)間率的質(zhì)子束流的測量要求。并從PCS記錄的結(jié)果中可以準(zhǔn)確的重建質(zhì)子進(jìn)入TPC后的三維徑跡，為不斷優(yōu)化GEM-TPC性能以致最終實(shí)現(xiàn)高能量分辨率、高效率的中子能譜