摘要：本文综合深海原位探测的需求,提出基于新型闪烁晶体碘化锶(SrI_(2)(Eu))及新型半导体探测器碲锌镉(CZT)作为探测单元的复合式谱仪总体设计方案,采用模块化设计方法,对两种不同的探测单元设计了不同的信号放大与处理方式并对其进行电子学实现,同时针对谱仪由于温度改变引起的能谱峰位漂移进行了温度补偿。并对谱仪进行了实验,结果表明探测谱仪可以同时满足深海原位伽马探测高效率与高分辨率的需求,SrI_(2)(Eu)闪烁晶体探头探测效率可达32%@662 keV,同时能量分辨可达4.3%@662 keV。CZT探测单元能量分辨率1.7%@662 keV。温度修正的引入可有效抑制温度变化引起的能谱峰位漂移。

摘要：地震勘探是地球物理和油气勘探的重要手段之一,近年来逐渐向更深地层更精细化的方向发展,传感器节点数和数据量也变得更加庞大,同时数据分析端对数据质量的要求却更高,这要求海量节点上的数据要快速准确地上传到数据储存服务器,其中实现实验数据的高速可靠传输成为系统设计的一个关键难点.针对地球物理勘探和油气勘探的特点,本文提出了一种应用于大规模地震勘探仪器数据传输系统的高可靠传输协议,既能提高整个数据获取系统的稳定性同时又能提高数据的可靠性.该协议通过对数据传输过程中产生的错误采取充分的检测和处理算法,使得传输错误不会影响到系统的正常运行而且有效数据能正确地上传,并结合DAQ(Data Acquisition,数据获取系统)实现数据存储的容错机制,有效提高了系统稳定性和物理实验数据的可靠性,极大提升了地球物理勘探的工作效率.

摘要：针对国际热核聚变实验堆(ITER)对中子通量密度测量宽量程、高集成度、实时性的要求,设计了一套基于PXI架构的多通道中子通量密度测量系统。该系统包括新研制的电流灵敏前置放大器及基于高速模数转换器(ADC)和可编程逻辑器件(FPGA)的主电子学插件。通过全数字化信号处理技术衔接脉冲计数和坎贝尔两种测量模式,大幅拓展了测量量程和提高了系统集成度。该系统通过使用脉冲堆积率估算算法,实现了测量模式的精确自动切换。实验结果表明,该系统具备单一裂变室大于1.7×10^(10)cm^(-2)·s^(-1)中子通量密度实时测量能力,全量程相对误差低于7.1%。

摘要：提出了一种量子密钥分发(QKD,quantum key distribution)系统中高速数据通道的设计方案—基于通用串行总线(USB,universal serial bus)的数据通道。通过对QKD系统中经典信道数据带宽的分析,设计了USB数据通道方案,并通过USB的速度的测试给出合适的USB参数。实验表明,此数据通道可以适应光子发射频率为20 MHz的QKD系统,且在带宽方面有很大的余量,可以适应后续QKD系统速度提升的需求。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：微结构气体探测器因其精度高、面积大等优点,在粒子物理实验中得到了非常广泛的应用.微结构气体探测器的未来应用将面临ASIC种类多、通道数多、数据量大等问题,给读出电子学系统的设计带来了很大的挑战,已成为微结构气体探测器进一步发展应用的瓶颈.FELIX系统具有数据带宽大、通道数多等特点,可很好解决这一问题.基于FELIX的电子学系统由完成探测器信号数字化的前端电子学模块、完成数据汇总的GBT模块、完成数据读出的FELIX系统、完成数据处理的数据处理终端组成,可完成10240路半数字通道读出或4096路模拟通道读出.该系统与Micromegas探测器一起实现宇宙线径迹探测,验证了该系统的通用性和兼容性,为微结构气体探测器的应用需求提供了一个通用的解决方案.

摘要：基于新型光源的显示设备以大色域、高亮度、高解析度等优点成为了市场主流.蓝光作为三基色之一,是显示系统不可或缺的部分,它的波长、光谱宽度、亮度等参数影响着显示系统的方方面面.同时,过强的蓝光会损害人眼的视网膜细胞并影响生物节律.如何减少蓝光危害是设计显示系统时需要考虑的重要问题.以手机、电视屏幕为代表的显示设备是人机交互的重要媒介,为了减少其中的蓝光危害,在设备中通常都设有防蓝光模式.这种模式会影响到显示设备的色域.基于此,测量显示系统中色域和蓝光危害随着防蓝光模式的变化过程是有必要的.我们提出了一种测量显示设备特征点获得立体色域的理论.以目前市面上几种主流手机作为实验样本测量立体色域,结合光谱获得蓝光危害值,提出色域和蓝光危害的兑换比例这一测量标准,以评估防蓝光模式的质量.

摘要：为满足国际热核聚变实验堆的宽量程中子通量测量需求,设计了基于FPGA和交流耦合平方积分的高性能数字化坎贝尔积分算法,拥有更强γ抑制能力的同时将中子甄别系统的测量范围从10^5 s^-1提高到10^8 s^-1。结合235 U裂变室及坎贝尔测量原理研究了数字化坎贝尔积分算法,通过仿中子脉冲实验分析了脉冲甄别计数算法和坎贝尔积分算法重叠区域的工作性能,并得出坎贝尔积分算法在不同噪声下的适用条件,从而保证测量相对误差小于5%。使用基于该算法的测量系统在HL-2A进行了现场实验,对照脉冲甄别计数算法的测量结果进行标定,二者一致性非常好,在测量重叠范围内线性系数达0.97。

摘要：环形正负电子对撞机(CEPC)电磁量能器(ECAL)原型机的探测单元采用硅光电倍增管(SiPM)作为光电转换器件.由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测.本文根据模拟仿真结果,设计了基于双NMOS的驱动电路和相应的控制电路,该电路驱动发光二极管(LED)发射纳秒级窄脉冲光,且强度可调.利用光电倍增管(PM T)测得单路LED发光时域特性,脉冲时间宽度约为10 ns.在CEPC ECAL电子学联测中,SiPM监测电路正常工作,批量测得ECAL原型机中SiPM的增益指标,满足原型机的自检需求.