4π BaF2装置的触发系统研究

设计了一套γ全吸收型BaF₂探测装置,用于中子辐射俘获反应截面的在线测量,其中信号测量部分采用了基于高速采集卡的数字化脉冲波形采集技术。并设计了一套触发系统,由触发单元产生的信号作为数据获取系统的外触发控制数据采集,以在数据测量过程中剔除绝大多数本底事件。触发系统采用了符合测量技术,通过多通道、多参数之间的符合测量,实现释放瞬发级联γ射线的中子俘获反应事件的判选和本底的剔除。本文对触发系统的电路设计和实验测试进行了阐述。     

大亚湾中微子实验PMT触发判选电路的初步设计

介绍了用于大亚湾中微子实验的PMT触发判选电路的一种设计方案.从PMT触发判选电路的设计要求谈起,着重讨论了如何采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现判选过程及数据暂存,介绍了采用来自GPS的高精度时间信息对事例数据进行时间标记的具体方法.     

阵列探测器L1触发系统加法电路优化设计

针对兰州重离子加速器外靶终端硅微条阵列探测器L1触发系统,设计了一个基于Xilinx7系列FPGA芯片的改进加法逻辑电路,利用快速进位链结构,对加法电路模块进行优化。对优化后加法电路结构和同类传统加法电路比较,并对逻辑时延进行和结构性能建模分析。仿真和测试结果表明:优化后模块逻辑时延3 ns左右,相比传统加法逻辑,系统死时间低,有效采集事例率高,能够满足L1触发系统的要求。     

BES-ⅢTOF子触发系统触发判选功能在可编程逻辑器件中的实现

北京正负电子对撞机谱仪的飞行时间计数器触发子系统,需从前端读出电子学接收368 bits快时间击中信号,按物理实验要求的触发逻辑产生7 bits触发条件信息,实时发送给主触发逻辑,以产生一级触发信号L1;并向径迹配对逻辑实时发送136 bits位置信息,以推算粒子飞行径迹;同时根据L1信号对事例进行判选、组装,向DAQ系统提供所有有效事例的数据包,以供离线分析.我们对该系统研制秉持可重构的设计理念,大量使用可编程逻辑器件FPGA,增加设计的灵活性和可靠性,减小印刷电路板设计的复杂度,节省PCB布板空间.本文介绍主触发处理FPGA中核心触发逻辑功能的设计与实现.     

基于起始信号触发判选的正电子湮没寿命测量方法

正电子湮没寿命测量作为一种典型的核物理时间测量方法,其最为关键的两个性能参数是时间分辨率和符合计数率。决定时间分辨率的主要因素是探测器中闪烁晶体及光电转换器件的时间响应,而符合计数率不仅取决于探测器的探测效率,还取决于电子学系统对时间信号的判选方法。本文提出并设计了一种能够有效提高正电子湮没寿命符合测量计数率的方法。该方法通过对两探测器信号中的起始信号成分进行逻辑"或"运算产生外触发信号,利用高速数字化采集设备在此触发信号的触发下实现对有效事例的高效判选。其中任意一个探测器既可作为起始探测器也可作为终止探测器,有效提高了谱仪对探测器信号的利用率。实验表明:该方法在不影响时间分辨率和正电子湮没寿命谱与其峰谷比前提下,可获得更高效的符合计数率。     

将快法探头应用于物理诊断系统触发的技术研究

在零功率堆上进行中子衰变常数测量实验中,建立外中子源DT中子测量系统可以为物理诊断系统提供触发信号和时间关联信号。简述了触发和时间关联系统的基本组成及相关技术。     

HT-7积分器系统的定时触发模块设计与实现

本文设计一种积分器系统中的定时触发模块,详细介绍用单片机和晶体管设计定时触发模块的设计思路、硬件结构和软件设计等方面的内容.该模块为积分器系统提供精确的可词积分定时时间,且触发准确、驱动能力强.定时触发模块提高了积分器系统的可靠性和适用范围,满足HT-7实验要求.     

PandaX-nT暗物质探测实验读出电子学预研系统的研制

PandaX-nT升级对电子学系统提出了诸多新的挑战,如更多的通道数、高速高精度的波形数字化、灵活的触发算法和更高的数据带宽要求等。本文介绍一种为未来PandaX-nT暗物质直接探测升级实验预研的读出电子学系统。该电子学系统主要由前置放大电路模块、波形数字化模块(FDM)、数据获取模块(DAQ)和时钟分发模块等组成。FDM集成8路14 bit@1 GS/s ADC,具有较高集成度,可实现对探测器信号波形数字化,并通过光纤与DAQ通信。DAQ可汇总多块FDM数据,实现全数字化的触发算法,并通过基于TCP协议的千兆以太网与计算机通信,保证了数据传输的可靠与稳定。目前已完成了整个读出电子学系统设计,并对整个电子学系统进行了功能验证,以及与探测器进行了初步的联合测试。整个电子学系统具有较高的可扩展性,并能实现更复杂的触发算法,能满足下一代升级的需求。     

高精度事例时刻标定插件的设计

介绍了BESⅢ触发系统高精度事例时刻标定插件的设计与实现,该插件可对触发系统产生的好事例判选信号L1*打上精确的时间标签。插件采用GPS授时方案;支持VME总线读写操作及CBLT在线数据读出;所有逻辑功能在FPGA中实现。最后给出了时间标签信息的输出结果,插件的设计达到了预期的设计目标。     

BESⅡ顶点探测器径迹组合触发判选系统

在ＢＥＳⅡ中顶点探测器代替了ＢＥＳ的中心漂移,建立了相应的触发判选子系统。介绍了ＢＥＳⅡ顶点探测器触发判选子系统的原理,构成,逻辑设计和结果。该系统是北京谱仪触发判选系统升级改进的主要项目之一。     

HIRFL-CSR外靶实验读出电子学预研系统

本文介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验读出电子学预研系统的设计。该系统可实现TOF墙探测器、中子墙探测器、多丝漂移室(MWDC)等的读出。基于前沿定时及使用TOT技术分别进行时间和电荷测量,从而对前沿定时带来的时间-幅度游走效应进行修正。该系统基于工业智能仪器总线PXI进行设计,提高了数据传输带宽,并保证了系统的可扩展性。目前已完成基本单元模块的实验室电子学测试,以及与探测器的初步联合测试,验证了各项功能指标。     

储存环束流丢失信号检测电路设计

丢束信号是上海光源束流测量系统需要提供的定时信号,用于触发数字BPM处理器libera记录丢束前束流数据来分析丢束原因,对提高加速器运行稳定性至关重要.本文详细介绍了丢束检测模块的原理,工艺设计及工艺测试情况,给出用RF信号源仿真束流信号的实验室离线测试结果.带束实验结果表明,本模块功能达到设计要求,可用于丢束数据的锁存.     

基于现场可编程门阵列的多路同步技术研究

介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路同步机的研制.该同步机以FPGA为核心,与集成电路、晶体管分立元件相结合,实现对输入脉冲触发转换、脉冲成形以及驱动输出,最终产生多路同步触发信号.经过实验验证与参数测试,技术指标达到了设计要求,证明基于FPGA设计的同步机具有较高的可靠性与工作稳定性,满足物理实验的要求     

光敏丝室探测器PET的触发判选处理器

介绍了为光敏丝室探测器PET而设计的触发判选处理器（TRIG）的结构和原理，该处理器具有触发判选，计数率损失测量，随机符合事例率测量，探测器分区计数统计以及系统定标等多项功能，由于应用了EPLD技术和流水线作业等技术，实现了TRIG系统的高集成度和高性能 。     

基于高精度脉冲发生器的定时系统设计

为满足自由电子激光装置的正常运行需求,需要向加速器设备提供精确的定时触发信号。依据上海软X射线自由电子激光装置(Soft X-ray Free-Electron Laser Facility,SXFEL)的物理需求和系统分配,基于高精度脉冲发生器,结合具有联锁接口的光电转换器,实现了SXFEL定时系统的硬件设计。系统的软件部分使用实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control Systems,EPICS)完成基于网络的分布式远程控制。通过在线测试,该系统运行稳定可靠,抖动时间小于150 ps,满足加速器对定时系统的要求。     

BESIII晶体量能器触发系统时间提取和块能量相加

介绍了北京谱仪III(BESIII)电磁量能器触发系统的触发单元和块能量相加(TCBA)板的设计、硬件实现和测试结果。该板主要完成对触发单元信号的甄别以便进行簇团的计数,并且提取电磁量能器的时间信息,同时将触发单元能量进一步相加形成块能量信息。着重介绍了块能量相加、时间信息提取部分的设计和时间信息晃动的测试结果。     

面向暗物质直接探测的原型液氩探测器读出电子学系统设计

针对面向暗物质直接探测的t级原型液氩探测器的信号读出需求，本文设计了1套基于高速、高精度波形数字化技术及PXI Express高速仪器总线技术的读出电子学系统。该系统采用多个波形数字化模块和1个全局触发模块，实现单机箱40路光电倍增管信号的同步采集。系统具有很好的灵活性和可扩展性，通过将多个机箱的触发模块级联可进一步将系统规模扩展至数百通道。该系统研制完成后，配合1个10 kg级的小型液氩探测器开展了单光电子标定和放射源联调测试。通过放射源测试，获得了高质量的液氩探测器闪烁光信号波形。利用脉冲形状甄别算法，可清晰区分核反冲事例和γ事例，初步结果表明，在80~240 pe(光电子)信号幅度范围内的17万个事例中，没有电子反冲信号被误判为中子信号，验证了读出电子学技术路线和设计方案的可行性。     

基于EPICS的CSNS束流位置读出系统

从973-RFQ束流传输线上束流位置(BPM)测试需求出发,开发了一套完整的束流位置读出系统,其将移植到CSNS工程的束流位置测量系统中。该系统由信号采集、处理和显示模块组成。BPM读出系统采用EPICS作为软件开发平台,并选用Motorola公司的MVME5100作为IOC;硬件采用Hytec公司的ADC8411U卡实现对束流位置信号100 kHz的同步触发采样。信号处理模块对采集到的信号进行数值平均滤波,并实现到束流位置的转换。信号显示模块选用EPICS客户端软件EDM实现对束流位置信息2种不同方式的显示。经测试,整个系统最终读出的束流位置分辨率远好于0.2 mm,符合设计要求。     

合肥光源飞扫控制系统研制

合肥光源实验站现在的扫描实验全部是基于步进扫描模式的。这种步进模式下由于运动机构存在一定的死区时间,实验耗时长,效率低。为了提高实验效率,设计了一种基于硬件触发的飞扫控制系统,可以实现实验过程的快速连续扫描。该飞扫控制系统包括同步信号采集模块、同步运动控制模块以及软件控制模块,使用EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)架构实现设备控制,并基于Bluesky完成实验流程控制以及数据采集。随后在合肥光源的软X射线磁性圆二色实验站上进行了飞扫控制系统的部署和测试。测试结果表明,在满足采谱性能指标的前提下,该飞扫控制系统可将单次采谱时间从几十分钟量级降低至分钟量级,显著提高了实验效率和用户体验。     

BESⅢ晶体量能器触发系统时间提取和块能量相加

介绍了北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)电磁量能器触发系统的触发单元和块能量相加(TCBA)板的设计、硬件实现和测试结果.该板主要完成对触发单元信号的甄别以便进行簇团的计数,并且提取电磁量能器的时间信息,同时将触发单元能量进一步相加形成块能量信息.着重介绍了块能量相加、时间信息提取部分的设计和时间信息晃动的测试结果.