涂硼MRPC热中子探测器用于补偿中子测井的蒙特卡罗研究

本文利用蒙特卡罗方法模拟了涂硼多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)热中子探测器和3He正比计数管在常规条件和欠平衡条件下的补偿中子测井中的响应。模拟结果表明,使用涂硼MRPC热中子探测器时,得到近远探测器计数随孔隙度而增加,且与使用3He正比计数管时得到的结果基本一致,说明涂硼MRPC热中子探测器可用于补偿中子测井。     

Garfield模拟工作气体对涂硼MRPC热中子探测器性能的影响

多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)是一种新型气体探测器,具有探测效率高和时间分辨好等优点,在内层玻璃涂硼后可用于热中子探测。不同的工作气体对涂硼MRPC热中子探测器的性能有很大影响。利用Garfield模拟了不同工作气体的汤生系数η、电子吸附系数α、漂移速度v、扩散系数D等物理参数,并计算给出了MRPC的时间分辨率σt、本征探测效率ε。通过模拟结果对工作气体进行优化,为探测器的实际制作和实验测试提供必要的指导。     

复用读出MRPC探测器性能标定与实验研究

多气隙阻性板室(MRPC)以其探测面积大、时间和位置分辨优异、成本低廉、探测效率高等优点,成为宇宙线散射成像径迹探测器的优良选择。为评估复用读出的MRPC探测器用于宇宙线散射成像实验的性能,搭建了一套测试标定实验平台,对12块MRPC探测器进行了完整的标定测试。经过实验研究,选定了8 400 V的适宜工作高压,并分别根据“与”逻辑和“或”逻辑,评估了复用读出前后MRPC的探测效率。     

基于自研ASIC芯片HEPS中硅微条探测器读出电子学原型系统设计与测试

时间分辨X射线粉末衍射技术是探测物质晶体结构及其演变的重要手段。单光子计数型硅微条探测器因其灵敏度高和死时间低,在高能同步辐射光源(HEPS)的X射线粉末衍射实验中发挥着重要作用。研制适用于单光子计数型一维硅微条探测器的专用ASIC读出芯片(SSDROC)及其读出电子学系统,并采用一种新标定方法解决了SSDROC各通道对同一输入输出响应不一致的问题,该方法可显著提高各通道数据一致性并减小衍射实验数据的统计误差。探测器完成各项性能测试,结果表明整体系统线性优秀、能量分辨能力强、噪声低以及计数率高,为将来大覆盖角度一维硅微条探测器系统研制奠定坚实基础。     

用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计

介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学（FEE）的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路（ASIC）芯片和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统（DAQ）。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。     

宇宙线塑料闪烁望远镜系统时间特性的研究

利用塑料闪烁体和波长位移光纤搭建了一套宇宙线望远镜系统,该系统具有较大的宇宙线接受立体角,使事例率可达到300／小时。同时该系统具有良好的时间性能,能提供时间分辨为70-90ps的参考时间。在这套望远镜平台上,可以埘多气隙电阻性板室等一些时间探测器的性能进行测量和研究。     

大面积MRPC宇宙线缪子成像原型装置的研制

大面积位置灵敏探测器阵列是宇宙线缪子散射成像系统的关键部分。研发了适用于研制的73.6 cm×73.6 cm大面积二维读出位置灵敏MRPC探测器上的双精细复用读出电子学,构建了一个包括上下2组、每组各3块大面积MRPC的宇宙线缪子散射成像原型实验装置。该装置通过上下两块塑料闪烁体进行触发,实验数据经过处理后能重建缪子径迹,采用PoCA图像重建算法,获得了散射成像实验图像,结果与蒙特卡罗理论模拟结果相一致,为进一步研究宇宙线缪子成像物理机制、成像算法等提供了良好的实验平台。     

基于SCA波形采样读出电子学的CSNS Back-n中子飞行时间测量

中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子束线(Back-n)对中子核数据测量和核技术应用等多个领域均有重要意义。为监测其中子束斑轮廓、束流密度及束流能量,研制了由镀硼微网格气体(Micromegas)探测器构成的束流剖面监测装置,并通过测量中子的飞行时间(TOF)来获得能量信息。采用基于开关电容阵列(SCA)专用集成电路(ASIC)的波形采样电子学系统,实现了128路Micromegas探测器阳极条信号的低噪声放大、成形和波形数字化,在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片中实现了对信号过阈时间的实时测量,其量程为650 ns～10 ms,电子学时间分辨好于10 ns。在CSNS Back-n上开展实验,成功获得了中子束流剖面及10.65μs～10 ms范围的飞行时间谱,对应的中子能量范围约为0.16 eV～0.14 MeV。利用钽、钴等吸收体进行了中子共振吸收峰的检验,验证了读出电子学系统的功能及飞行时间测量的正确性。     

MRPC物理机制研究

主要研究了MRPC单层气隙工作的物理机制.MRPC工作的物理过程可分为初始电离和电子雪崩两个基本点阶段,依据气体导电理论和相关专业软件,可模拟计算出MRPC单层气隙中的感应电流、本征探测效率与时间分辨率等物理参数.将计算结果与实验结果相比,表明在MRPC中,空间电荷效应明显,电子雪崩甚至达到饱和.     

BESⅢ飞行时间探测器电子学中的光电倍增管测试

讨论了北京谱仪(BESIII)飞行时间探测器(TOF)前端电子学的物理需求.因光电倍增管信号为前端电子学实际使用,而以光电倍增管信号作为信号源测试电子学性能是一种方便易行的方法,所以本文采用光电倍增管信号作为信号源测试电子学的性能.测试结果表明现行设计的电子学性能已达到BESⅢ飞行时间探测器对电子学的预期目标.     

ROOT程序在MRPC数据处理中的应用

介绍了ROOT面向对象数据处理软件，并用它对MRPC的时间分辨测试进行数据处理。     

高能物理实验中电子学逻辑在线升级功能的实现

大型物理实验中电子学逻辑经常需要在线升级,现场可编程门阵列器件(FPGA)的大量使用使得在线升级成为可能.介绍了一种通过串行Flash和复杂可编程逻辑器件(CPLD)采用被动串行模式(PS)配置FPGA芯片的方案,可以实现电子学系统的上电自动配置、远程更新配置文件和系统运行模式的切换.给出了方案的基本原理、系统框图和硬件电路.     

电子能量损失符合谱仪前端电子学和数据获取系统

介绍了用于原子分子实验的能量损失符合谱仪的前端电子学和数据获取系统。考虑到谱仪的高计数率的特点,设计了适应高计数率的反堆积放大器和无延迟线恒比定时甄别器。该系统现已用于原子分子实验室,并取得了令人满意的实验结果。     

用于ICF实验的大型数据库系统的开发

讨论了ICF实验数据采集处理和管理系统中数据库系统的设计，从物理实验的基本需求出发，对数据库系统运行的软硬件环境，数据库系统平台的选择，特殊的录入方法和功能，数据库的结构和应用开发以及当今相关技术状况进行了分析，最后给出了一个实用的集中式实验数据库系统和它在实验中的应用情况。     

Development of VME system in RPC electronics for reactor neutrino experiment at Daya Bay Nuclear Power Plant

VME system of the Resistive Plate Chamber (RPC) electronics for the Daya Bay Reactor Neutrino Experiment is described in this paper. A 9U VME RPC trigger module (RTM) is designed to process coincidence signals coming from front end cards (FECs), to generate local triggers and send them to FECs to select the hit data from RPC detector, to report trigger information to a master trigger system and receive cross triggers from the master trigger system. Another 9U VME readout module is designed to collect data from all FECs, to send out configurations to FECs, and to transmit collected hit data to the data acquisition system via VME bus. Test results prove that the VME system is capable of treating a maximum data rate (2.2 MB·s-1 ), without data loss.     

Fast-digitizing and track-finding electronics for the vertexdetector in the Opal experiment at the Large Electron Positron Collider(LEP) at CERN

The vertex detector front-end electronics are described. It comprises fast analog-to-digital conversion circuits and a fast programmable track trigger processor. The function of the electronics is to examine, within one large electron-positron beam crossing (22 μs), data generated in the detector for the evidence of charged particle tracks. Measurements of ionization drift times are based on a gated 93-MHz oscillator synchronized to a precision crystal clock and give points in space. The axial positions of these points along the detector are found by analyzing the difference in time of arrivals of signals at the ends of the detector (z by timing). Particle tracks are found by 36 track finders operating in parallel and are matched by semicustom coincidence chips. The track information is used in the first stage of data reduction in the Opal experiments (the first-level trigger)     

用于次级束物理实验的低气压多丝室

阐述了位置灵敏探测器在核物理实验中的作用，同时详细叙述了低气压多丝室(LP—MWPC)的工作机理及时间、位置特性．描述了用于较高能量轻粒子的次级束实验的LP—MWPC的结构和测试结果，得到△X＝△Y＝0．7mm的位置分辨。     

用于激光打靶实验数据采集处理和管理的微机局域网系统

介绍了一套基于微机局域网的ICF综合实验数据采集和处理系统，从基本物理实验需求的分析到系统软硬件的选择，物理测试节点的入网和实验数据的共享和管理等方面阐述了其整个建立过程，给出了实用系统的结构和其应用情况。     

FPAA在物理电子学中的应用

简要介绍了FPAA的发展现状、工作原理和特点。并结合具体芯片AN221E04分别给出了它的两种配置方式,还分析了它的模拟信号输出、输入接口电路在物理电子学中的应用。最后完成了在Anadigm Designer2中的仿真。