摘要：在高压缩重子物质(Compressed Baryonic Matter,CBM)实验中,多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探测器被用于构建飞行时间(Time of Flight,TOF)谱仪。根据CBM实验需求,TOF谱仪被设计成由6种不同类型的超级模块构成的探测器墙。每个模块最多包含5块MRPC探测器,能提供320路电子学通道,单个模块的数据率高达6 Gbps。为了评估CBM-TOF超级模块的性能,本文提出了一种基于TCP/IP千兆以太网技术的数据读出方法。考虑到TCP/IP协议的复杂性,该方法利用Altera SoC FPGA从前端电子学接受数字化的时间数据,并通过千兆以太网并行地发送数据到DAQ软件。实验室测试结果表明,单个读出扣板全链路读出速率达到550 Mbps,能够用于CBM-TOF MRPC探测器质量评估。

摘要：百皮秒精度的时间测量广泛运用于大型物理实验、激光测距、医疗影像等诸多领域。在这些领域中,时间数字变换(TDC)模块除了对时间精度有要求外,对集成度也有很高的要求,需要在有限的面积内实现多至百通道的TDC。考虑到模块使用前需要进行性能评估,而对如此多通道数的系统进行手动扫描测试是一项繁杂耗时的工作,因此有必要设计板载自测试功能。为此本工作主要是基于自主研发的时间数字变换专用集成电路(TDC ASIC)设计了一款具备自测试功能的128通道TDC模块,此模块兼容PXI机箱。测试结果表明,128通道TDC均能达到好于60 ps RMS的时间测量精度,且一致性较好。此外,板载自测试电路可产生符合预期的高精度测试脉冲,完成自动性能评估测试。

摘要：在加速器粒子物理实验中,基于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)在读出电子学前端实现模拟信号调理、数字化等功能是一个发展趋势,但这也使得ASIC暴露在了高能粒子辐射环境中,而其中的静态随机存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)容易受到辐射的影响产生单粒子翻转(Single Event Upset,SEU),从而使芯片工作异常。因此对ASIC中的SRAM进行抗辐照加固设计十分必要。本工作提出了一种基于施密特触发器结构的11管抗SEU SRAM存储单元,并在180 nm CMOS工艺下进行了电路的设计和仿真,仿真结果表明,与传统12管SRAM单元相比,抗单粒子翻转能力有明显增加,且功耗仅为12管单元的42%。

摘要：为了实现对高重频硬X射线自由电子激光装置(SHINE)条带型BPM(Beam Position Monitor)系统信号的数字化采样和处理,研制了高重频束流采集处理器原型样机。处理器拥有四通道输入,最高达1GSps的采样率,16bit采样位数,采用XILINX公司带有嵌入式CPU(Central Processing Unit)的ZYNQ系列FPGA(Field Programmable Gate Array),可以运行Linux系统,同时可以实现高速采样数据的缓存与读出。处理器采用子母板结构设计,子板为ADC(Analog To Digital Converter)采样板,母板为FPGA数字处理板,子母板通过FMC(FPGA Mezzanine Card)接口进行数据传输。ADC采用JESD204B协议进行数据传输,子母板间通过16对差分信号连接通道,最大总传输速率达到80Gbps。ADC采样数据传入数字母板后,经过FIFO和DDR的缓存,最后通过TCP/IP协议由RJ45接口传输到上位机进行处理和分析,RJ45接口的数据传输速率约为900Mbps。经过测试,ADC采集子板的带宽高于480MHz,且在480 MHz带宽内有效位高于10位。FPGA数字母板运行经Petalinux编译的Linux系统,可以实现对连续或者触发模式下,四通道一百万个采样点的存储与数据传输。整个设计可以满足设计要求。

摘要：现代高能物理实验中,对时钟系统有着精度和稳定性的要求。高速串行通信技术,因其能够在进行数据传输的同时进行时钟数据恢复而得到广泛应用。针对因此带来的恢复时钟相位不确定性,设计了一种基于串并转换技术和FPGA的时钟同步方法,能够为高能物理实验多节点时钟系统提供精确相位同步的时钟。该方法利用FPGA内部硬件资源对恢复时钟进行处理,串并转换芯片自带的状态位和优秀的串并转换能力极大地简化了系统设计,并增强了系统性能。

摘要：设计了一套基于PXI平台的软件框架结构,能够应用于数字化核仪器系统设计。该框架被设计成一种层次化的结构,各层之间相对独立,并通过标准数据接口进行数据交互。仪器硬件模块及数字化处理功能模块被设计成框架中的模块库,并呈现为LabView中的调用库,极大地方便了系统的定制设计,并增强了可重用性。为了保证框架结构下的系统数据传输性能,设备驱动程序经过优化,并能支持异构硬件设备的协同工作。测试结果表明,基于该框架实现的系统在满足可重用性、可靠性和可用性的条件下,仍能获得优良的数据传输性能。

摘要：中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

摘要：研制了一种适用于高能物理中探测器读出系统的LVDS芯片,采用极低的电压摆幅实现高速差动传输数据,可以实现点对点或一点对多点的连接和传输。芯片包括驱动和接收两部分,均采用0.35um/3.3 V CMOS工艺设计,测试结果显示芯片基本达到预期研制目标。

摘要：为了测试用于中国南极小望远镜阵的CCD控制器视频采样电路的性能并对其进行低温可靠性验证,设计了一款基于现场可编程门阵列的CCD视频波形发生器,它能产生CCD探测器输出的视频波形。上位机通过USB2.0接口与视频波形发生器进行指令通讯,可以改变波形的幅度、周期、上升沿时间以及叠加的噪声。通过设定不同参数的波形输入CCD控制器的视频采样电路,可以在不同温度下对电路的性能进行充分测试,不仅提高了测试效率而且有效地避免了安装CCD测试造成的风险。测试结果表明,CCD控制器的视频采样电路性能满足要求并可以在低至-80℃下稳定工作。

摘要：高能闪光X射线是闪光X射线照相的主要手段,而高能闪光X射线的属性参数会影响到闪光X射线照相的实际结果,其中最为重要的属性便是能谱。能谱的空间分布特征可以有效地帮助实际测量装置的结构设计,获取最佳的测量效果。Geant4是国际上通用的高能物理模拟系统,在轫致辐射理论的基础上,使用其对实际场景进行了细致模拟,从而得到高能闪光X射线能谱在空间上的分布特征。