中國散裂中子源Back-n數(shù)字化觸發(fā)方法研究.pdf

1、核數(shù)據(jù)是核結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及核反應(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)稱。其中核結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用于描述單個核素的基本性質(zhì)，核反應(yīng)數(shù)據(jù)用于描述入射粒子與原子核的相互作用。核數(shù)據(jù)是所有與原子核研究及應(yīng)用相關(guān)的最基本數(shù)據(jù)。中子核數(shù)據(jù)是核數(shù)據(jù)的重要組成部分，其在核能開發(fā)、核廢料處理、核醫(yī)學(xué)、國防建設(shè)、原子核物理研究等領(lǐng)域具有重要作用。
　　我國的核數(shù)據(jù)測量工作開始于二十世紀六十年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國已建立起了《中國評價核數(shù)據(jù)庫》，很好地服務(wù)了我國核工業(yè)的發(fā)展，具備了開展實驗

2、測量、理論計算模擬及評價的完整的核數(shù)據(jù)生產(chǎn)能力。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，核數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，新型反應(yīng)堆、受控核聚變、核醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)物理研究以及航天探測等應(yīng)用對核數(shù)據(jù)的精度、核素種類及能區(qū)都提出了新的要求。為了促進我國在核數(shù)據(jù)領(lǐng)域的發(fā)展，滿足新時期對核數(shù)據(jù)測量的要求，中國散裂中子源(CSNS)在質(zhì)子束流反角方向興建了反角白光中子源(簡稱Back-n)用于核數(shù)據(jù)測量。
　　為了滿足多樣化的核數(shù)據(jù)測量要求，Back-n上規(guī)劃了多種譜儀。

3、每種譜儀的物理目標不同，因而對讀出電子學(xué)的要求也就不相同。為滿足核數(shù)據(jù)測量精細化的要求，同時簡化電子學(xué)系統(tǒng)的研制，本論文提出了一種具有極強的可擴展性和靈活性，能夠適用于Back-n上多數(shù)譜儀的讀出電子學(xué)方案。在該方案中采用模擬調(diào)理電路與數(shù)字化電路分離設(shè)計的方法，通過一塊專用的信號調(diào)理模塊調(diào)理各探測器的輸出信號，然后由共用的高速高精度波形數(shù)字化模塊獲取探測器輸出的全波形數(shù)據(jù)。
　　在已有的采用波形數(shù)字化技術(shù)的核數(shù)據(jù)測量實驗中，讀出電

4、子學(xué)通常采用傳統(tǒng)模擬硬件觸發(fā)或者完全軟件觸發(fā)的觸發(fā)判選方式。模擬觸發(fā)方案實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、靈活性差，難以適應(yīng)譜儀的多樣性;全軟件觸發(fā)方案需要將數(shù)據(jù)全部傳輸至軟件，數(shù)據(jù)傳輸、處理的成本很高，實時性較差。本論文針對Back-n上多樣化的譜儀，研究與之相適應(yīng)的高速、高精度讀出電子學(xué)，在獲取的全波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，充分利用FPGA的實時性、靈活性及并行處理能力實時提取波形信息。進一步，本論文利用PXIe平臺豐富的背板總線資源及高速串行通信技術(shù)，解決