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文檔簡介
1、MCP探測(cè)器具有光譜響應(yīng)窄、噪聲低、空間分辨率高等特點(diǎn)。因此,基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)器被廣泛地應(yīng)用于粒子探測(cè)和空間科學(xué)。本文針對(duì)這種類型的探測(cè)器提出了一種電荷測(cè)量方案,獲得了較高的空間分辨率。在高計(jì)數(shù)率下,提出了一套基于硬件的堆積判棄技術(shù),使系統(tǒng)在高計(jì)數(shù)率下的分辨率提高30%。
本文通過分析MCP國內(nèi)外的研究狀況,給出了基于MCP的陽極探測(cè)器的優(yōu)缺點(diǎn),并且研究了各種類型的位敏陽極,確定了楔條陽極作為收集電荷的陽極。針對(duì)于
2、楔條陽極的特征,設(shè)計(jì)了基于WSA讀出陽極的電荷測(cè)量方案,設(shè)計(jì)了前端電路和數(shù)據(jù)獲取成像系統(tǒng)。前端電路主要完成對(duì)WSA陽極輸出電荷的積分和成形;后端采集卡負(fù)責(zé)事例的觸發(fā)、位置譯碼、成像以及圖像存儲(chǔ)等等。另外,針對(duì)硬件的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了基于LABVIEW平臺(tái)的圖像采集軟件,對(duì)硬件進(jìn)行參數(shù)配置、全局出發(fā)、讀取圖像以及圖像存儲(chǔ)等等。進(jìn)行了一系列的性能測(cè)試,分為前端電子學(xué)測(cè)試和后端性能測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果顯示,前端電路的等效輸入噪聲低于1fC,同時(shí)具有較低
3、的增益偏差。搭建了基于MCP的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在低計(jì)數(shù)率下,獲得了70μm的分辨率。對(duì)于高計(jì)數(shù)率,信號(hào)的堆積相當(dāng)嚴(yán)重。因此,系統(tǒng)的分辨率會(huì)極具地降低。鑒于此,我們?cè)O(shè)計(jì)了基于FPGA的堆積判棄模塊,有效地剔除了堆積的信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)克服了高計(jì)數(shù)率下脈沖堆積的影響。對(duì)TGC探測(cè)器進(jìn)行了深入地研究,設(shè)計(jì)了一套基于真隨機(jī)數(shù)的TGC測(cè)試信號(hào)源,可以一次性對(duì)高達(dá)256路電子學(xué)通道進(jìn)行測(cè)試,大大提高了電子學(xué)測(cè)試的效率。另外,我們完成了真隨機(jī)數(shù)測(cè)試,提出了評(píng)估
4、多bit真隨機(jī)數(shù)優(yōu)劣的公式。
本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:⑴系統(tǒng)研究了基于MCP的光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)器的特征,發(fā)現(xiàn)了影響MCP探測(cè)器計(jì)數(shù)率和分辨率的諸多因素。同時(shí),研究了各種類型的光子探測(cè)器特征。⑵針對(duì)這種類型的探測(cè)器,提出了光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)器的總體讀出方案,并在該方案下實(shí)現(xiàn)了前端電路和后端DAQ的設(shè)計(jì)。經(jīng)過一系列的電子學(xué)測(cè)試后,我們搭建了光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在低計(jì)數(shù)率下獲得了70μm的分辨率。⑶針對(duì)高計(jì)數(shù)率下的信號(hào)堆積,提出
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