一个用于量子通信的高压驱动与信号编码模块

介绍了一个用于自由空间量子通信的电子学模块.该模块产生真随机控制信号以驱动高压脉冲发生器从而控制接收基矢方向,接收探测器信号并按通道编码后输出.     

基于γ全吸收型BaF_2探测装置的波形分析和定时方法研究

中国原子能科学研究院正在建造的γ全吸收型BaF2探测装置用于精确测量keV能区的中子俘获反应截面。本文应用FlashADC采集得到装置输出的脉冲信号,通过波形的面积积分获取60 Co和137 Cs源的能谱,并与传统电子学测量结果进行比较。结果表明,应用3种数字化波形分析方法(脉冲形状鉴别、基线补偿和时间窗限定)有效剔除了BaF2探测器自身固有的α粒子和电子学噪声的本底。采用多种定时方法研究了γ射线到达BaF2探测器的时刻,比较了时间分布谱的半高宽(FWHM),结果表明,恒比定时法和数字化恒比定时法更适用于在线实验。     

ICF中子探测器与前端电子学配接技术分析

ICF实验中,为避免中子辐射损伤电子学设备,电子学设备与探测器之间需有一定距离,因此必须考虑长距离传输对信号的影响。实验中X射线产生的信号高达50 V,次级中子产生的信号低于1V,而两者之间的时间间隔仅为百ns量级。因此由大幅度脉冲信号造成的信号反射、饱和、过冲,都可能会影响中子信号的测量。针对ICF实验中信号的长距离传输和接收问题,通过深入分析,确定了传输线和前端电子学各器件的选型。实验研究结果表明:该接收电路能对信号进行较好的接收,确保大幅度信号不会影响次级中子信号的测量。     

深度次临界刻棒电子学实现方法研究

为实现深度次临界刻棒计算所需数据的有效采集,研究并设计了深度次临界刻棒电子学的总体架构及关键模块,通过堆上试验对关键模块特性进行了测试。结果表明,所设计的深度次临界刻棒电子学能够有效测量经过约200 m电缆传输后的探测器信号,脉冲信号波形宽度稳定,信噪比水平良好;所测得的高压坪特性曲线可以为探测器高压选取提供有效参考;所测得的甄别特性曲线稳定,能有效获取探测器信号中的中子成分。      

基于FPGA的SDD探测器随机信号模拟发生器

设计了一款硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)信号模拟器用于测试SDD读出电子学的性能。该信号模拟器采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为核心器件,利用其丰富的可编程逻辑资源产生多组振荡环,将其输出相异或生成均匀分布的真随机数。首先通过伯努利试验将均匀分布的随机数转化为时间间隔服从指数分布的脉冲序列,然后对随机数进行了美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)随机性测试,最后测试了信号模拟器输出脉冲的时间间隔和计数率特性,结果表明:SDD信号模拟器的输出脉冲时间间隔服从指数分布、输出计数率范围为1.6～813.8 ks~(-1)、输出脉冲的电压范围为2.5～50 mV、脉冲最小时间间隔为9.6 ns,并且可长时间稳定工作。     

新型金刚石膜微条气体室X射线探测器

以金刚石膜／硅复合材料作为基板．运用微加工技术在金刚石膜／硅衬底上光刻铬／金微条电极．制成了流气式微条气体室探测器。在室温及101．0kPa下,使用微机多道能谱仪及辅助电子学设备在5．9keV^55FeX射线辐照下测量了微条气体室探测器在不同电压下的能谱响应和脉冲信号。结果表明微条气体室探测器具有较高的信噪比,计数率≥10^3Hz,当混合工作气体Ar：CH4=90：10、漂移电压-1000V、阴极电压-650V、阳极0V时,能量分辨率达12．3％。     

基于数值微分核脉冲信号数字处理方法

核反应堆核测量系统测量探测器输出的核脉冲信号,该信号后沿拖尾很长,在计数率较高时容易产生信号堆积和基线漂移等问题,导致源区计数率测量上限仅能达到105 Hz左右。文中基于数值微分方法,采用数字处理技术,在时域上分析了核脉冲信号经过前置放大、信号成形、低通滤波和脉冲甄别后的输出,并利用探测器实测信号进行了仿真。仿真结果表明,基于数值微分的数字处理方法可以实现相邻0.4 μs脉冲信号的识别和测量,将源区测量计数率上限提升到2×106 Hz以上。      

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫(RICH)探测器作为超级陶粲装置(STCF)带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体(THGEM+Micromegas)混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷(ENC)小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫（RICH）探测器作为超级陶粲装置（STCF）带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体（THGEM+Micromegas）混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷（ENC）小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

大亚湾中微子实验光电倍增管输出振铃脉冲的分析研究

大亚湾反应堆中微子实验是一个研究中微子振荡的实验[1],主要目标是利用核反应堆产生的电子反中微子来测定一个具有重大物理意义的参数—中微子混合角θ13。大亚湾中微子实验的目标是将sin22θ13测量到0.01或更高的精度,为实现对大亚湾中微子信号的准确测量,必须要求光电倍增管输出干净脉冲信号到前端电子学(FEE),但在测试实验中,发现光电倍增管输出脉冲含有振铃。针对振铃进行了详尽分析,找到了振铃产生的根源,也确认了电容在高压下的压电效应。     

基于Flash ADC的闪烁探测信号测量装置研制

介绍了一种基于Flash ADC和FPGA的探测器信号测量装置,此装置基于高速ADC对信号波形进行数字化采样,通过FPGA逻辑对波形进行缓冲存储和数字化分析,获得探测信号的幅度、时间、脉冲形状等信息,应用USB接口或光纤接口实现与计算机的数据通讯。该装置可实现对多种常规探测器输出信号进行采集,并实现脉冲形状分析功能。文中首先对装置的硬件组成和软件设计进行了详细描述,之后给出了测量装置实物照片,并通过一个测试实例展示了它的脉冲信号测量和波形甄别功能。     

ICF中子飞行时间测量电路设计与实现

在惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验中,为诊断等离子体区域温度信息,需要通过中子飞行时间法测量中子的能谱,即转化为对探测器的输出信号相对于激光同步脉冲的延迟时间进行精确测量。本文介绍了一种对中子飞行时间进行高精度测量的设计方案,该方案采用恒比定时方法(Constant Fraction Discriminator,CFD)对探测器输出信号进行定时,并利用德国ACAM公司生产的TDC-GP21芯片进行精确时间测量。基于该方案完成的测量电路电子学分辨时间在1 500 ns量程内均优于200 ps。同时,其电子学分辨时间加上探测器分辨时间典型测量结果为217.5 ps。     

随机脉冲发生器

由于核衰变和粒子反应的随机性,探测器给出的信号在时间上是随机的,但一般的信号发生器给出的都是周期性的信号。为了测试电子学设备在输入随机信号时的性能,时间上随机的信号发生器是必要的。介绍了各种随机信号发生器,包括模拟式和数字式。一种数字式随机脉冲产生器是用单片机算出随机数,再用计数法给出随机脉冲;另一种用随机码发生电路给出时间上随机的信号,更为简便,可以嵌入FPGA中。     

截面不同的传输线之间的连接问题

一、引言在电工程中,有时会遇到脉冲在不同截面的传输线中的传播问题。我们所研制的流光室需要提供600kV幅值、10ns脉宽的高压脉冲,这种高压脉冲通过传输由截面为两个同心圆的Blmlein线加到外截面为矩形、中心电极截面为哑铃状的室本体,室本     

16Nγ辐射监测仪的研制

^16Nγ辐射监测仪主要分探测器和电子学仪器两部分。将探测器安装在蒸汽管道旁，由所探测到的γ射线计数率和温度信号，通过智能化软件经电子学仪器处理可直接显示蒸汽发生器内u形管的泄漏率，具有自动报警的功能。所制成的探头符合防水、隔热、抗电磁干扰、抗强震动的要求。电子学仪器：集约化、智能化程度高，重量轻。本装置与法国产的^16N监测仪进行了比对，结果在误差范围内符合。经现场的测试表明：本装置长期稳定性好，检测灵敏度高，故障率低，操作使用方便。     

PSpice程序在阻抗板室探测器研制中的应用

研究提出了阻抗板室（RPC）探测器的电子学模型。基于该模型，通过PSpice程序对RPC探测器的电子学读出信号进行了模拟，模拟结果与实验数据和相关的研究结果一致。通过PSpice模拟，能预测RPC探测器的物理性能，为指导RPC探测器的研制提供了一种有效的优化手段。     

共面栅碲锌镉探测器读出电路设计及性能研究

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号,本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究,设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路,主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能,本文测试了各单元电路的性能及探测系统能量分辨率随偏置电压、增益调节电路中两路信号的相对增益G的变化规律。结果表明：高压偏置电路两路输出偏压与输入偏置电压的相关系数R²均为0.998;前置放大电路输出噪声为5 mV;增益调节及减法电路输出信号噪声为10 mV;输入偏置电压、相对增益G的变化均会影响探测系统能量分辨率,当偏置电压为-1650 V、相对增益G为0.7时对¹³⁷Cs源产生的γ射线能量分辨率最佳,可达3.65%,且无明显拖尾现象。     

基于USB接口的多通道准高斯型脉冲信号发生器设计

设计了一种基于USB接口可编程的16通道准高斯型脉冲信号发生器。利用高速模拟开关电路产生模拟脉冲信号,DAC用于调节脉冲信号的幅度,RC网络以及运算放大器组成的成形电路决定脉冲信号的前后沿变时间,通过FPGA来编程控制模拟开关的通断和DAC的输出,利用USB接口实现PC机的通信和控制,最终输出16通道的准高斯信号。经测试,实现了预期的功能和要求,输出脉冲幅度大小可调,且各通道输出一致性很好,其积分非线性均小于0.7%,可用于大型粒子物理实验前端电子学的性能测试、校准检测等工作。     

《核电子学与探测技术》1981年总目录

第1卷 第1期办好会刊,为发展和提高我国核电子学及探测技术服务加强核电子学与探测技术研究,促进核科学的发展用冈烁针数器测单次豚冲中子产额F卧451型1024道幅度分析器低本底“c液体丙烁针数器·液钵冈烁测量的两种模拟本底源及其对道比折回的影响用于测油井的Ge(Li)探测器的低温恒温装鼹鲤漂移金硅面垒探测器长期稳定性中国核学会首次cAMAc学术封论会粽迎国际电工委虽会第45技术委具会活动情况介皋召鼬气溶胶搿能稻测量平行栅网探头及其标定装冠一个低成本毫微秒脉冲放大器可用于流光室触发系统的光电耦合器FD一3002型测氢仪300×300…     

新型α、β放射性活度测量装置设计

为满足便携式核辐射污染监测系统研制需求,设计了一种基于Si PM的小体积α、β放射性活度测量装置。该装置的探测器部分以塑料闪烁体和Si PM为核心,使用该新型探测器能够保证高灵敏度的同时缩小系统体积;计数器部分以FPGA为核心,包含了去抖动、边沿检测、脉冲计数、数码管显示等单元;探测器输出的微弱电流脉冲信号依次经后级电荷灵敏放大、整形滤波、电平转换电路的处理,最终以标准TTL电平信号的形式输出给脉冲计数器,实现对放射性粒子的实时监测。测试结果表明:装置对α源的探测效率约为43.3%,对β源的探测效率约为11.5%,能够有效完成α、β放射性活度测量。