摘要：对行星表面物质受宇宙射线激发或天然衰变而产生的伽马射线进行探测,是一种测量行星表面主要元素成分及其空间分布的可靠技术手段,已被多个行星探测任务采用。提出了将CZT探测器与SiPM读出闪烁晶体相结合的行星元素伽马谱仪方案,该方案兼具低能段的高能量分辨率和高能段的高探测效率,同时可以减小来自非探测方向伽马背景的影响,且具有较小的体积、重量和功耗。为进行初步的技术路线验证,设计了一个将CZT阵列(单个灵敏尺寸1 cm×1 cm×0.5 cm)与BGO探测器(晶体的主体尺寸8.4 cm×8.4 cm×4 cm)相结合的小型化伽马谱仪原理样机,并开展了物理模拟。完成了前端探测器模块、数据处理模块和FPGA控制逻辑的设计实现,以及原理样机的组装。使用放射源、上海光源激光伽马光束线和中子激发伽马对谱仪进行了测试,CZT探测器对^(137)Cs@662 keV伽马射线的能量分辨率(FWHM)为2.1%,可以较好地分辨低能伽马射线,BGO晶体能够较好地探测和分辨高能伽马射线。该方案为未来小型化行星伽马谱仪的工程设计提供了参考。

摘要：针对陆上地震勘探的特点,设计并实现了节点数据同步采集和实时传输系统。一般传感器网络中,传感器节点往往采用本地时钟,并通过软件方法来进行补偿校准,但是由于本地时钟的初始相位不确定性,以及软件校准的局限,往往满足不了高分辨率的地震数据采集要求,故提出了基于时钟恢复和锁相环技术在硬件上实现系统时钟同步的方法,从而实现了节点间数据的同步采集。经过测试,相邻节点的采样时刻最多相差1ns,达到了同步采样的要求。同时系统基于串行/解串技术实现了远距离高速数据的实时传输。

摘要：介绍了一款新型低噪声电荷灵敏前置放大器的研制。该电荷灵敏前置放大器采用新的自主设计方案,可利用计算机的USB接口直接供电,其电子学等效输入噪声约为0.08 f C,积分非线性为1.8%。该电荷灵敏前置放大器可用于小型半导体核探测谱仪的信号读出放大。集探测器偏置高压、低压电源、电荷灵敏前放、成形电路于一体,体积小、使用方便、噪声低。

摘要：基于光相位调制的核信号读出方法将探测器信号调制进光纤中,并使用光纤作为模拟信号的传输介质。在该读出方案中,调制驱动模块负责载波信号的产生及放大,是该方案读出电子学系统的重要组成部分。为了产生低相位噪声,幅度大且幅度可调的载波信号,本工作提出了基于锁相环的载波产生电路和基于MMIC射频放大器的载波放大电路的设计方案,该方案结构简单,尺寸小,性能优异。对载波产生电路使用了ADIsimPLL仿真软件进行了环路滤波器的设计和仿真,同时也对载波放大电路使用ADS仿真软件进行了设计和仿真,并在实验室条件下进行了测试。测试结果表明,输出26 dBm载波信号相位噪声好于–110 dBc/Hz@100 kHz,能够用于信号解调。

摘要：为了满足1.2 m望远镜天文成像系统对科学目标的观测,设计了一个基于STM32控制的可调恒温滤光片转轮盒。转轮盒内有3个转轮,在各自电机驱动下可配合转动,实现最多15个滤光片的自动切换。为确保滤光片的稳定工作波长,转轮盒内置基于PID温控算法的保温系统,以保持转轮盒内部在设定的温度。上位机可通过串口与电控盒进行指令通信,并由电控盒直接驱动转轮电机及加热保温。整个系统结构紧凑,电控安全性好,单片机程序功能完备。最后测试证明该转轮盒在低温-25℃时能正常工作,在恒温模式下能使温度保持在目标温度±1℃以内,长时间工作时性能稳定,切换一次滤光片的用时在10 s以内。

摘要：EPICS是一个用于开发分布式设备控制程序的软件开发框架,它主要用于控制大型物理实验设备及天文望远镜系统,而RTS2是Linux系统上的一个远程自主望远镜控制系统。实现了EPICS与RTS2的集成,用RTS2负责望远镜观测流程控制,EPICS用于成像设备控制,使用EPICS的成像控制软件Area Detector完成了Andor相机的控制,并完成了RTS2和EPICS融合的命令状态接口,从而让RTS2能够兼容EPICS组件。成功用RTS2和EPICS实现了Andor相机的控制,并很好地集成到RTS2的流程控制中。

摘要：NICA(Nuclotron-based Ion Collider fAсility)是中俄联合研究建造的重离子超导同步加速器装置,针对NICA MPD(Multipurpose Detector)中内径迹系统(Inner Tracker System,ITS)前端数据汇总与传输原型芯片NICA ROC(NICA Readout and Control)数据收发的需求,定制化设计了一款LVDS(Low Voltage Differential Signaling)高速串行接口电路,作为NICA ROC与前端读出专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)之间的数据交互接口,其中发送器采用预加重技术以减小码间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)。基于130 nm CMOS工艺,完成了LVDS接收器和发送器的电路设计、性能仿真以及版图设计,并进行了流片。经测试,该LVDS高速串行接口电路可实现800 Mbps的接收和发送数据率、输出差模电压约为260 mV、误码率小于1×10^(-13),一对LVDS收发器的总功耗约为9.5 mW,满足NICA ROC芯片的设计要求。

摘要：Back-n是中国散裂中子源(CSNS)的反角中子束线,适用于精密核数据的测量。该装置的谱仪读出电子学采用共性化设计方法,利用高速波形数字化技术精密采集探测器输出信号波形。为完成对两通道、1 GSps,12 bit采样数据的读出和板载外设的控制,可以使用一种基于FPGA的高速数据实时读出方法。该方法不仅实现了数据接收、缓存上传等通用需求,还通过软件配置满足了实时触发处理等针对特定物理实验的特性需求。此外,FPGA的灵活使通过固件更新支持新实验或添加新功能成为可能。测试结果表明,该方法能够适应Back-n波形数字化模块高速数据读出的需求,峰值处理能力可达24 Gbps,符合物理实验需求。目前,基于实时读出方法实现的波形数字化模块已完成中子源谱仪实验现场的安装,工作稳定。

摘要：放大成形结合数字寻峰的技术路线在粒子物理实验电荷测量中有着广泛的应用。由于高精度模数转换器大多是差分电压输入,基于提高测量精度、减小共模干扰等因素考虑,需要将放大成形后的单端信号转换为差分信号。为了满足粒子物理实验读出电子学高精度、低功耗、多通道等需求,定制化设计了一款全差分运放(Fully Differential Operational Amplifier,FDOA) ASIC(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)。为了在较低的功耗下实现更大的压摆率和带负载能力,融合电流复用技术和AB类推挽放大器结构完成了FDOA ASIC的设计。基于180 nm CMOS工艺完成了电路的设计、仿真和流片。测试结果表明,该芯片的单通道功耗约为28.3 mW,压摆率约为745.4 V/μs,带负载能力约为±50 mA,噪声约为173μV,在20 MHz、2 Vpp的正弦波信号输入下实现了好于70 dB的总谐波失真。

摘要：正电子发射型计算机断层显像(PET)是一种先进的核医学成像技术,其中脑PET是专门用于脑部成像的装置。脑PET前端电子学作为脑PET成像系统中的重要组成部分,负责对探测器产生的信号进行高精度电荷与时间测量。基于中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室自主研发的放大成形甄别专用集成电路(ASIC)开展了脑PET前端电子学原型设计,利用数字求和法与时间数字变换器(TDC)进行电荷与时间的测量。目前已经在实验室的环境下完成此电子学的电荷精度与时间精度的测试,测试结果表明,电荷精度好于3‰半高全宽(FWHM),时间精度好于60 ps RMS。