一种高精度大范围时间测量电路的实现

在实验核物理中,经常要用到时间测量技术。时间测量有多种方式,其中用电子学方法实现时间的数字化(TDC)技术是一种常用的技术。根据对时间测量不同的需要,对其测量范围和测量的精度有不同的要求,介绍一种大测量范围高精度时间测量电路的实现,其实现的原理和设计方法,并给出了测量的结果。     

一种新型便携式辐射检测仪的实现

介绍了一种新型便携式辐射检测系统的实现,阐述了以G-M管作为辐射探测器,采用Time-to-Count测量方法完成辐射强度测量的软硬件实现技术要点.利用蒙特卡罗方法对Time-To-Count测量方法进行了计算机模拟,证明了Time-To-Count测量方法的可行性.实验结果显示,对于γ射线总量测量,J33型G-M计数管的线性测量范围可以达到20μR/h到30000μR/h.     

基于VISA技术的自动测试软件研制

介绍了一种用于核测量的自动测试软件的开发.该软件通过使用VISA技术和面向对象技术,实现了在一台PC机上利用多种仪器控制接口同时控制多台型号不同的数据记录设备;并且通过网络编程技术,实现了基于LAN的实验数据传输、备份与显示.同时对软件主要功能的实现方法作出介绍.     

核靶厚度和均匀性测量

本文系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,包括天平称重法、石英晶体测厚法,等效空气α粒子能量损失法,吸光光度法和离子背散射法。这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。将这几种方法结合起来,就能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

核靶厚度和均匀性测量

本文系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,包括天平称重法、石英晶体测厚法,等效空气α粒子能量损失法,吸光光度法和离子背散射法。这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。将这几种方法结合起来,就能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

双环型游标时间—数字变换专用集成电路的设计

低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector, LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)完成其高时间精度的读出,该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion, TDC)功能。针对LGAD的高精度时间测量需求,本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证。该TDC采用游标型的时间量化原理,结合双环型结构与延时差锁定,实现粗细结合的时间测量方式,兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间。测试结果表明,该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度。     

核靶厚度和均匀性测量

文章系统地介绍了核靶厚度和均匀性的测量方法,这些方法都有各自的特点:石英微量天平的灵敏度高(0.04μg/cm~2);等效空气α粒子测厚仪的测量范围宽;吸光光度法测量快速而背散射法既能测量核靶厚度又能分析靶膜的杂质。结合以上方法,能测量不同元素和不同种类核靶的厚度和均匀性。     

凸度检测系统中X光机参数对厚度测量精度的影响

X射线凸度检测技术可在线获得板带材的断面轮廓并反馈到连轧系统实现实时凸度控制,在冶金工业中得到广泛应用,是冶金自动化中的关键技术。该项技术存在厚度测量范围大、测量精度要求高的特点。本文通过理论分析厚度测量精度与X光机管电压和管电流的关系,得到X光机管电流是决定系统极限测量精度的主要因素,X光机管电压是决定系统测量厚度范围的主要因素。在此基础上给出了由测量精度确定管电流的方法和由测量范围确定管电压的方法,为系统X光机的选型和测量档位设定提供指导依据。     

高灵敏度γ剂量率监测仪的设计与研制

介绍了一种基于单片机设计的小型高灵敏度γ剂量率监测仪,可对γ射线剂量率进行连续监测的同时,根据具体环境情况采用有线、无线两种通讯方式将监测效据发送给主机.仪器有交流和电池两种供电方式,可根据现场情况选用.文章详细介绍了仪器的系统结构,软、硬件各部分的设计思路和实现技术.经过应用实验表明,仪器的性能指标为:测量范围O.01μSv/h～20μSv/h,γ射线的灵敏度为900cps/μSv·h-1,死时间小于200μs.稳定性误差小于士10%.     

X射线荧光钛涂层厚度测量仪

本文介绍一种X射线荧光测厚仪,用以测量钢基及钨基上的碳化钛或氮化钛涂层厚度。仪器测量范围为0.1—20μm,测量孔径为4mm。     

CAMAC四路时间—数字变换器

一、引言在实验技术中,时间-数字变换法出现的较早,也已在核物理实验中有所应用。近10多年来,随着CAMAC和漂移室的出现,时间-数字变换法又得到了新的发展。现在已逐渐应用到其他领域。根据我们的实际需要,研制了一种高分辨的时间-数字变换器。     

基于FPGA与GPS的时间测量电路设计与实现

为宇宙射线缪子（μ子）测量实验设计了基于FPGA的高精度时间-数字转换器（TDC）,结合TDC测量值与GPS提供的标准时间(UTC)精确记录了粒子事件的时间信息。TDC采用粗计数+细时间测量相结合的方式,用计数器实现动态范围大于1 s的粗时间测量;使用FPGA加法进位延时链构建时间内插完成了细时间测量,并借助Wave-Union与bin-by-bin方法提高时间分辨并改善非线性。实验室测试双边沿TDC的时间分辨为16.68 ps,时间测量精度（RMS）好于45 ps。测量结果表明,该TDC满足脉冲前沿时间甄别要求。     

A Precise Cyclic CMOS Time-to-Digital Converter With Low Thermal Sensitivity

In this paper, a precise cyclic CMOS time-to-digital converter (TDC) with low thermal sensitivity is proposed. Through compensation, the thermal sensitivity of the new cyclic time-to-digital converter is reduced dramatically. The proposed TDC not only possesses reduced thermal sensitivity but also has a small chip size. The circuit was fabricated with TSMC 0.35$mu$m CMOS technology. The size of the circuit is only 0.40 mm by 0.30 mm. The experimental results show that a$pm$6% resolution variation of the new TDC was achieved over 0$,^circhboxC$to 100$,^circhboxC$temperature range which is much better than the$pm$25% resolution variation of the original uncompensated version. The effective resolution is as fine as 57.3ps/LSB at room temperature with a fluctuation of$pm$3.5 ps over 0$,^circhboxC$to 100$,^circhboxC$temperature range, and the corresponding integral nonlinearities are all within$pm$0.8 LSB. The minimum measurement rate is 33 kHz. The measured power consumption is about 3.5 uW.     

A 250-ps time-resolution CMOS multihit time-to-digital converterfor nuclear physics experiments

This paper presents a CMOS realization of a time-to-digital converter (TDC) for nuclear physics experiments. An innovative and robust architecture, already used in a previous TDC version with 1 ns of bin size, has been adopted and improved with the aim to achieve a 500-ps bin size. The TDC has eight input channels plus a common channel. It can store up to 32 events per channel with a double-hit resolution of 8 ns. It can realize common-start and common-stop operations. It has 4.2 ms of input range with a 125-MHz system clock. The chip uses an asynchronous interpolator system based on a delay-locked line to increase the coarse resolution. It has been fabricated in a double-metal single poly n-well, 1-μm CMOS process with an area of about 77 mm². Measurements show that the TDC has better performance compared to similar devices, especially the time resolution below 250 ps     

基于FPGA的时间间隔测量设计与实现

本文主要介绍了一种基于FPGA的高精度时间-数字转换器(TDC)。该TDC在设计上采用了粗计数与细时间测量相结合的技术。粗计数通过高性能的二进制计数器实现,细时间测量利用FPGA的快速进位链实现时间内插。为了改善测量分辨,在设计中借助Wave-Union方法对超大码宽进行了分割。为检验TDC的性能,对其进行了多项测试,获得较好的测试结果。该TDC在大于200ms的动态范围内的时间分辨率小于50ps。微分非线性(DNL)的范围为-1~1.5LSB,积分非线性(INL)的范围为-1.5~1.5LSB。该TDC将应用于In-beam PET影像装置中的飞行时间测量。     

A PVT Insensitive Vernier-Based Time-to-Digital Converter With Extended Input Range and High Accuracy

A monolithic Vernier-based time-to-digital converter (TDC) with 37.5 ps time resolution and theoretically unlimited input range has been integrated in TSMC 0.35-mum standard 2P4M CMOS technology. Since the proposed circuit utilizes a single-stage Vernier delay line (VDL) for both coarse and fine measurements, no other interpolation circuit is required. The operation frequencies of the single-stage Vernier delay line are stabilized against process, voltage and temperature (PVT) variations by dual phase-locked loops. The proposed TDC successfully eliminates the element mismatch, input range limitation, external bias adjustment and complicated calibration problems. The measured differential nonlinearity is plusmn0.2 LSB, and the measured integral nonlinearity is plusmn0.35 LSB. The power consumption is 150 mW at 100 k samples/s full conversion speed, and the chip size is as small as 0.222 mm². All the packaged chips were tested to be fully functional over -40degC to 100degC ambient temperature range and 3.0 V to 3.9 V supply voltage range with extremely low resolution variations     

高精度数据驱动型TDC在高能物理实验中应用的研究

目前国际国内高能物理方面时间数字转换的发展趋势是使用集成的、高精度、多次击中型TDC,数据驱动型TDC(Data Driven TDC)是其中的热点.研究高性能TDC的具体指标以及改进的方法对高能物理实验中的应用具有指导作用.我们对北京谱仪(BESⅢ)中考虑使用的一种新型高精度TDC进行了测量研究.本文介绍了我们为此建立的测量平台,和对该TDC进行非线性、分辨率、双脉冲分辨等测量的手段和结果,探讨了对其进行甚高精度(24.4 ps)修正的方法,给出了修正的效果.     

高速数字式TDC

本文介绍的高速TDC用来快速决定粒子流发生对撞的初步位置。粒子对撞时将产生大量新出射粒子。通过测定这些新粒子出射束到达零级触发器的时间,即可确定对撞的顶点位置,进而为Ⅰ级触发器提供计算粒子横向能量所需知的方向角加权因子sinθ。该TDC由全数字式GaAs集成电路组成,其时间分辨达到226 ps。     

64通道100Ps时间-数字变换模块的研制

兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验终端的多丝漂移室通过测量带电粒子的漂移时间得到径迹信息.本文介绍的64通道高精度时间-数字变换模块,采用高密度的连接器和多通道的时间-数字变换芯片HPTDC,模块的数据通过PXI总线传输到计算机,时间精度可达100 ps.