重構(gòu)核物理實(shí)驗(yàn)平臺研究.pdf

1、大學(xué)核物理實(shí)驗(yàn)作為核與粒子物理學(xué)課程的一個重要組成部分，旨在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力，進(jìn)一步發(fā)展物理基礎(chǔ)學(xué)科，培養(yǎng)核科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究人才。本文介紹了一種基于可重構(gòu)技術(shù)的大學(xué)核物理實(shí)驗(yàn)平臺,通過對實(shí)驗(yàn)平臺軟硬件的可重構(gòu)和配置，使之構(gòu)成不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成不同的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠在這個實(shí)驗(yàn)平臺上完成核與粒子物理實(shí)驗(yàn)課中的各種實(shí)驗(yàn)，學(xué)到現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)的一些新的方法和理念，同時也能重構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
　　 通過對大學(xué)

2、核物理實(shí)驗(yàn)平臺的系統(tǒng)需求、特點(diǎn)及可行性進(jìn)行分析，利用數(shù)字化技術(shù)和基于FPGA的可重構(gòu)技術(shù)，本文給出針對大學(xué)核物理實(shí)驗(yàn)平臺的硬件設(shè)計(jì)方案；采用USB總線接口，通過接口程序的設(shè)計(jì)闡述了上位機(jī)程序與硬件通信的實(shí)現(xiàn)方法；基于LabWindows/CVI虛擬儀器技術(shù)開發(fā)的配套軟件，既能適用于給定流程的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，又能開發(fā)新實(shí)驗(yàn)。最后結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)管理的需求，提出建立服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)基于B/S/和C/S網(wǎng)絡(luò)模式的管理系統(tǒng)，完成設(shè)備監(jiān)控，學(xué)生管理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、保存，實(shí)驗(yàn)成績管理等功能。
　　 目前該實(shí)驗(yàn)平臺已經(jīng)能夠較好的完成實(shí)驗(yàn)測量所需要的定標(biāo)器，甄別器，波形顯示，多道分析器等必要儀器功能，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體α探測器和α粒子的能量損失、X射線吸收和特征譜測量、電流電離室、長塑料閃爍計(jì)數(shù)器、放射性核素半衰期測量等核物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)，性能也已經(jīng)達(dá)到或超過原有設(shè)備的性能指標(biāo)，具有實(shí)際的工程應(yīng)用價值。
　　 本論文的主要特色在于：
　　 (1)充分利用數(shù)字化技術(shù)及可重構(gòu)技術(shù)，將當(dāng)前核

4、與粒子物理實(shí)驗(yàn)的新測量方法和手段融入實(shí)驗(yàn)平臺，使得平臺整體功能完善，儀器使用靈活，實(shí)驗(yàn)針對性強(qiáng)，擴(kuò)展性好；
　　 (2)實(shí)驗(yàn)平臺可以通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器相連，指導(dǎo)老師可以通過服務(wù)器指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、了解每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程、接受學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；
　　 (3)學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，自行配置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，有利于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；由于采用一個實(shí)驗(yàn)平臺來完成不同的實(shí)驗(yàn)，大大減少了所使用的儀器設(shè)備種類和數(shù)目，降低了實(shí)驗(yàn)平