摘要：中国散裂中子源将建设一台基于~3He气体的二维多丝室,作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究,为优化选择二维多丝室探测器的丝结构,本文研究了三种不同的丝结构,并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量,得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明:对同种丝结构的二维多丝室探测器,重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法;基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160μm,基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400μm.优化设计的丝结构为:基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm,基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.

摘要：提出了一种高精度、高性能的用于海洋地震勘探的拖缆数字包,并给出其设计与实现。每个数字包含有16个数据采集通道,每个通道都可以直接连接水听器,而水听器产生的模拟信号被由FPGA控制的24-bit高精度Δ-ΣADC实时采集。同时,基于串行并发总线结构,设计和实现了系统的实时控制和远距离数据传输与同步。测试结果表明:该拖缆数字包满足海洋地震勘探的要求。

摘要：采用3层GEM膜制作了有效面积为10cm×10cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。

摘要：为研究江门中微子试验(JUNO)光电倍增管(PMT)玻璃壳在温度载荷下的应力分布,以避免玻璃壳发生脆性破坏,对不同灌封胶材料下的玻璃壳热应力进行有限元模拟分析。采用正交试验方法,选取灌封胶材料属性参数中的弹性模量、泊松比和热膨胀系数作为研究因素,建立L25(53)正交表并得到25组数值模拟方案。对数值计算结果进行极差和方差分析,结果显示影响设计指标的主要因素为弹性模量和热膨胀系数,次要因素为泊松比。弹性模量对玻璃壳热应力有显著影响,热膨胀系数对玻璃壳热应力有一定影响,泊松比对玻璃壳热应力无显著影响。对各因素水平的算术平均值进行曲线拟合,提出基于拟合函数解析解的敏度分析方法来得到设计指标对各因素的敏感程度。结果表明,玻璃热应力对不同灌封胶材料的各参数敏感度不同。实际工程可针对最大敏度参数进行材料的改性工作,从而使得灌封胶材料的选用和改性更具有针对性和方向性,研究结果对实际工程具有极强的指导意义和参考价值。

摘要：介绍了一种自主研制的新型电荷灵敏型三级放大器,其电路设计主要采用ADA4817高速低噪声集成运算放大芯片,该三级放大器噪声低、稳定性好、电路结构简单、性价比高、检修更换方便,可以不失真地放大上升时间在ns级的信号,放大器输出信号质量优异,可配合后续的多道分析器MCA8000D读取微通道板(microchannel plate,MCP)组件或单通道电子倍增器(single-channel electron multiplier,CEM)的单光电子谱,测试结果表明:自主设计的ADA4817型放大器在一定的方波标定脉冲信号下,其基线的宽度小于2 m V,上升沿时间约为800 ns,幅值约为40 m V,性能接近或略优于A250型放大器,可以更好地配合后续的多道分析器MCA8000D进行输出波形的分析和处理,完全满足MCP或CEM探测器的脉冲性能测试需求。

摘要：为了实现新型密集型阵列探测器信号的高速、高密度读出,必须采用专用集成电路技术,利用模数变换器将物理量变换为数字信号后进行串行输出。采样保持电路是模数变换器中的关键单元,决定了整个模数变换过程的性能。论文在国内高能物理领域,首次利用专用集成电路技术,设计实现了一种用于10位、3.3 Msps采样率的逐次逼近ADC的全差分采样保持电路并成功流片。实测结果表明,该设计分别实现了48 dB的SNDR和78 dB的SFDR,达到了预期的设计指标,实现了较高的性能。

摘要：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。

摘要：中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,GPPD)采用闪烁体探测器作为主探测器。为满足谱仪的设计需求,读出电子学系统要求在实现高达数千通道数据读出的同时,完成高精度的中子探测。基于设计目标,以及进一步提高读出系统的集成度和灵活性,读出电子学系统采用了“子板+母板”的架构。前放子板采用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)实现探测器输出信号的放大、成形、甄别等模拟调理;母板固件采用了多级流水线机制的设计方法,在保证数据并行性和可靠性的同时,进一步减小了数据处理的死时间,实现数据的采集打包、缓存等处理,最终数据通过千兆以太网传到后端数据处理系统,便于数据的分析处理。对设计实现的读出电子学系统的评估测试结果表明:最小时间分辨11ns,单通道计数率200 K·s^-1,各项指标均好于设计目标。目前所有读出电子学单元已部署到GPPD工程现场并长期稳定运行,为谱仪顺利开展实验提供了可靠保证。

摘要：根据差分相移量子密钥分发实验对高速电光调制电路的需求,利用固体开关技术和变压器隔离技术,设计出了重复频率为45kHz、输出脉冲电压达到2kV的电光调制电路,该电光调制电路由两部分组成,正负1kV高压脉冲产生电路,其中正1kV高压脉冲的上升沿为50.44ns,下降沿为44.6ns,负1kV高压脉冲下降沿为52.29ns,上升沿为50.44ns。普克尔盒调制电路与光路进行联调,光路的消光比达到23dB,完全满足了消光比为20dB的实验需求。

摘要：介绍了一款针对散裂中子源通用粉末衍射谱仪的读出电子学系统[1]所设计的ASIC芯片MPR2。该芯片包含模拟和数字两个部分。模拟部分集成了64通道,是对针对MAPMT设计的芯片MAPMTROC[2]的升级。每个通道包含基于电流传输器的前置放大器、RC积分电路、CR-RC积分成形电路以及比较器等部分,分别实现增益调节、积分、积分成形和甄别输出等功能。数字部分将模拟输出的甄别结果进行并串转化后输出。要求芯片能够有效地甄别中子和γ信号,并给出中子信号的时间和位置信息。