SiPM核辐射探测器电路设计

本文研究基于硅光电倍增管(SiPM)和塑料闪烁体的核辐射探测器电路,设计了适用于SiPM电压偏置电路和信号放大电路,并测试了电路的相关参数:电压偏置电路噪声在5m V以下,放大电路输出信号幅度可达伏级,带宽约为80MHz,最大信噪比在50db左右,四路探测器总功率为0.84W,符合项目设计要求。     

中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大的数值模拟

分析了中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大现象的机理,建立了Si PIN光电二极管的器件物理模型和中子辐照效应模型。运用MEDICI软件进行数值模拟计算,得出了1MeV中子在辐照注量为1010～1014cm-2时,Si PIN光电二极管暗电流变化的初步规律。数值模拟结果与相关文献给出的实验结果吻合较好。     

新型γ射线成像位置能量信息获取系统研制

研发了一种探测器波形获取电路,实现了1GHz采样率,12 bit采样精度。基于该电路,研制了一套新型γ射线成像位置能量获取系统,用于H8500多阳极位置灵敏光电倍增管的前端位置信号读出与处理。采用信号发生器以及241Am放射源对系统的位置及能量分辨能力进行了测试。结果表明,该系统在对64路阳极信号准确定位的同时也能对γ射线的能量准确测量。     

高能同步辐射光源逐束团束流位置测量电子学研制

基于高能同步辐射光源（HEPS）储存环，研制了一套逐束团束流位置测量（BPM）电子学系统，电子学的硬件部分由模拟信号采集板卡和数字信号处理板卡组成，软件部分由底层固件和顶层应用软件组成。系统的采样频率为500 MHz，带宽为1 GHz，对来自储存环BPM探头的4路模拟信号进行数字化，得到束团幅度数据，利用ZYNQ芯片计算出每个束团在真空管道中的位置。逐束团BPM电子学在实验室的测试结果为：输入信号峰峰值小于1.8 V时ADC通道非线性度小于1%，无杂散动态范围约60 dB，灵敏度系数取8.26 mm时位置分辨率优于10 μm，测试结果满足HEPS逐束团BPM的需求。     

纳秒至毫秒级脉宽瞬态脉冲模拟光纤传输系统

纳秒至毫秒级脉宽瞬态脉冲模拟光纤传输系统采用半导体激光器直接调制原理,主要由高速分布反馈型(DFB)激光器和基于InGaAs的PIN型光电探测器及耦合电路、驱动电路、前置放大电路、直流滤除电路等组成。介绍了系统的工作原理,分析了被测信号与激光器的耦合、容性负载的驱动、直流成分的滤除等技术问题,并提出了相应的解决方法。系统-3 dB带宽为0.1 Hz~250 MHz,动态范围大于40 dB,噪声峰峰值小于10 mV。该系统可用于脉冲射线测量中。     

基于PIN光电二极管的个人辐射探测器研制

为使公众能自行探测所处环境的辐射水平，本文利用PIN光电二极管直接测量X/γ射线的原理研制了便携式环境辐射探测系统，该系统采用智能终端控制探测设备。其中，探测模块中设计了弱信号放大电路，控制和通信模块的设计基于无线微控制器。该环境辐射探测器具有低成本、低功耗、体积小、易使用、易组网等特点。经国防科技工业电离辐射一级计量站检定，探测器各项指标均符合国家剂量仪鉴定规程JJG 521-2006的要求。     

基于ARM的γ能谱仪的研制

介绍了一种基于ARM的γ能谱仪的研制.详细阐述了其主放大器电路、信号甄别电路与A/D转换电路.系统摒弃了传统的采样保持电路,采用高速ADC芯片进行采样,对核信号进行高速采集与数字化处理;通过对埘137Cs的能谱测量,得到较满意的效果.同时在一定的基础上体现了数字化谱仪的相关功能,在实际研究与应用中具有广泛的意义与价值.     

PIN硅光电二极管用于γ射线探测的试验研究

在X、γ射线的剂量或剂量率测量场合,常用到PIN硅光电二极管.比起传统的电离室等,它有体积小、灵敏度高、成本低、不需要高压等优点;与计数管、闪烁探测器相比,其电流输出的特性可以避免脉冲场下的死时间问题.但大剂量照射造成的辐射损伤是影响其性能的最大因素.以XRB100s-CB380为例,通过试验研究了PIN硅光电二极管的特性,包括灵敏度、偏压影响、温度补偿、辐射损伤及退火等,并简单介绍了实际应用中对输出电流信号的处理方法.     

基于3D Si PIN阵列热中子探测器的变增益宽动态前端读出电子学设计

基于Si CMOS技术的前端读出ASIC主要是根据3D Si PIN阵列热中子探测器的输出信号特性设计的。所设计的读出ASIC的主要电路模块包括电荷灵敏放大器（CSA）、模拟开关设计、具有三级电荷灵敏自动转换的自动增益控制模块（AGC）、相关双采样（CDS）和基准电流源电路。仿真结果表明,前端电路的输入动态范围为10 fC~80 pC。根据热中子探测器输出信号特性设计的ASIC的3个增益系数分别为19 V/pC、039 V/pC和94 mV/pC。所设计的ASIC的积分非线性小于 1%。单通道静态功耗约为 536 mW。零输入探测器电容时的等效噪声电荷为2416e-。计数率可达1 MHz 。     

基于FPGA的核信号高速采集系统的设计

对核信号高速采集系统的研究可实现数字核信号处理方法的改进与算法的验证,以及对数字化核能谱测量系统性能指标的提升具有重要意义。研发一套核信号高速采集系统,通过高速ADC将信号调理电路输出核脉冲信号进行采样,同时在FPGA系统中实现FIFO、USB接口传输功能,将采样后的数据经过FIFO缓存,再通过USB接口传送给后续计算机系统进行保存、显示与进一步处理。在搭建的核信号采集系统上进行测试,通过对5、10、20与33.3 MHz采样率下得到的核信号进行分析与讨论,表明该系统可有效地实现核信号的高速采集。     

High Performance Bilinear Differential Preamplifier for BESⅢ Time-of-Flight System

A time-of-flight (TOF) detector has been used in the BESIII experiment to provide charged particle identification. In this paper, we present a novel high performance differential amplifier, which has been designed for amplifying the signals from the detectors. The preamplifier can amplify differential signals, which can help to eliminate the common mode pickup, and increase the signal-to-noise ratio (SNR). Bilinear gain is one of the features of this preamplifier, which greatly increases the dynamic range and avoids the dead time of the preamplifier. In order to describe the bilinear gain, a 4-parameter function is developed. And this 4-parameter function can also be used in the calibration of the time walk caused by the amplitude due to the bilinear gain. The preamplifier has a gain about 10V/V with a small signal and about 1.0V/V with a large signal. The rise time of the preamp is less than 2 ns.     

基于VXI总线的时钟测量模块

介绍了一个时钟测量模块的设计,该模块是基于高速数据采集和数字信号的VXI测试模块、该模块的采样率高达500Msps,时间分辨为２０ns。     

HTR-10智能化数字式过球计数系统

所介绍的过球数字化处理系统,采用智能的信号处理技术,实现了连续、准确的燃料球计数,并具有广泛的适应性、良好的界面、与堆上其他系统的兼容性、完善的诊断功能、低廉的成本、良好的可运行性和维护性。     

反应堆中信号系统

介绍了反应堆中信号系统的设计思想、工作原理、系统构成以及在反应堆上的推广应用。     

高温气冷堆环境模拟装置热电偶信号波动问题研究

清华大学核能与新能源技术研究院研制了模拟高温气冷堆堆内温度、环境氛围的材料测试装置,可进行1 600℃及以下高温碳还原环境下的各类实验。实验装置的中心大电流加热产生的强电磁场对测试区内的热电偶温度信号施加了很大的干扰,使温度信号附加了幅度达几十度的高频无规则波动。基于NI高速同步采集技术,进行了信号干扰的分析实验,明确了干扰源及干扰途径。本文针对干扰信号的自身规律,提出了相应的软件抗干扰措施,较好地解决了高温堆环境模拟装置中的热电偶信号波动问题,保证了测试区内温度的精确稳定控制及测量。     

10 MW高温气冷实验堆过球计数信号实时处理方法

研究了基于10MW高温气冷实验堆过球计数系统的过球计数信号实时处理方法。该方法采用了相对幅值的信号峰提取技术，消除了绝对幅值变化带来的不利影响，准确性高，处理速度快。滤波算法除了可加快信号峰的提取速度外，还能消除噪声干扰，并自适应地确定无球通过时的参考电平，解决了信号的零点偏移问题。该方法在信号采集的同时实现信号连续处理，且支持强大的并行运算，可同时处理多个信号通道。     

压缩感知理论在超宽带系统的应用前景分析

超宽带( Ultra - Wideband,UWB)在无线通信、雷达探测与成像、无线传感网络等领域具有广阔的应用前景.由于UWB脉冲信号的频带宽、时间宽度窄,高速采样已成为制约UWB无线系统快速发展的一个重要的技术瓶颈.压缩感知(Compressive Sensing or Compressed Sensing,CS)...     

蠕变试验装置的微机巡检系统

研制了微机巡检系统，巡回监测蠕变试验的温度和形变信号，介绍系统组成及其软件功能     

基于VME总线的高精度信号发生器的设计

北京谱仪(BESⅢ)的飞行时间读出电子学(TOF)对于时间信号的测量具有非常高的要求,需要对TOF时间测量电路进行严格的测试。本文介绍了用于该测试的高精度信号发生器的实现方案,该电路能够产生抖动(Jitter)小于23．623ps的脉冲信号和抖动小于12．265ps的40．000MHz时钟信号。同时,对设计中使用的关键性技术一高速高精度时钟电路和脉冲产生电路的设计进行了分析。     

手持式单板500MHz采样率数字化多道设计

针对Cs2LiYC16:CE(CLYC)闪烁晶体、掺硼塑料闪烁体等中子/γ探测器的电流脉冲波形的甄别,需要高速数字化多道脉冲幅度分析器。采用直接耦合方式设计高速模拟前端电路,将高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)配合现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)芯片实现数字化设计,在FPGA内部实现了高速数字滤波、脉冲幅度提取、基线扣除、谱线存储与传输等功能。通过嵌入式的Power PC内核,实现替代外部控制器的复杂时序功能,并挂接通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)外设芯片实现与外部计算机的高速双向数据传输。本文还设计了低噪声、大电流的开关电源,最终实现了可脱机独立运行的手持式单板高速数字多道。通过实测数字多道的模拟前端电路大信号带宽达110 MHz,小信号带宽达200 MHz,实时采样率为500 MHz,脉冲计数通过率大于107 s-1,线性度达0.999 8,连接NaI(Tl)、掺硼塑料闪烁体、LaBr_3(Ce)等闪烁体探测器实测谱线合理,满足实际使用要求。