MWPC探測器讀出電子學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、中國散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)是我國“十一五”期間重點建設(shè)的大型科學(xué)裝置。它利用高能質(zhì)子轟擊重金屬靶來產(chǎn)生中子，有效提高了傳統(tǒng)中子源的通量上限，為我國各類基礎(chǔ)學(xué)科的前沿領(lǐng)域研究提供了一個先進且功能強大的科研平臺。CSNS初期建設(shè)的三臺譜儀有通用粉末衍射儀、小角散射儀和多功能反射儀。其中小角散射儀和多功能反射儀中都用到了二維多絲正比室探測器(Multi-Wire Proporti

2、onal Chamber，MWPC)，本論文主要針對MWPC探測器的電子學(xué)讀出方案、具體實現(xiàn)以及最終讀出系統(tǒng)樣機的性能測試進行了深入的研究。
　　本設(shè)計由電子學(xué)讀出板卡、FPGA固件程序以及 PC端應(yīng)用程序構(gòu)成。其中讀出板卡采用Xilinx公司的現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為板上各芯片的控制器和數(shù)據(jù)處理器，可同時處理多個通道的探測器信號。板上對探測器位置信號的獲取和處理

3、采用挪威 IDEAS公司的多通道專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)。與以往位置測量采用分立器件加運放的硬件結(jié)構(gòu)相比，本設(shè)計的優(yōu)點有：功耗低、占用空間小、信噪比高、硬件成本小等優(yōu)點。由于FPGA的固件開發(fā)簡便且易于升級更新，所以在不改變硬件的情況下讀出板整體的功能仍有很高的靈活性。PC端應(yīng)用程序在NI公司的圖形化編程環(huán)境 LabVIEW2012下調(diào)用C語言實現(xiàn)。它具有界

4、面友好、操作方便等特點，可根據(jù)需求對板上的工作模式進行配置、讀回板上數(shù)據(jù)包、實時分析并對結(jié)果直觀顯示。
　　一般的粒子探測器常工作于強電磁干擾環(huán)境中，這種環(huán)境下信號的長距離傳輸必然受到嚴(yán)重的干擾。本設(shè)計采用ASIC和FPGA實現(xiàn)了MWPC探測器的電子學(xué)讀出，大大提高了電子學(xué)讀出系統(tǒng)的集成度，減小了整個讀出板卡的體積，可使其輕松掛載與探測器上。這樣，經(jīng)讀出板處理后的信號變?yōu)閿?shù)字信號，易于傳輸至PC端或下級數(shù)據(jù)匯總板卡。另外，本設(shè)計采