閃爍體中子探測(cè)器光電倍增管讀出電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、中國(guó)散裂中子源(CSNS)是國(guó)家在建的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由加速器提供高能質(zhì)子轟擊金屬靶而產(chǎn)生高通量的中子源，將為國(guó)內(nèi)外科學(xué)家提供世界一流的中子科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。通用粉末衍射儀（GPPD）是CSNS首批建設(shè)的三臺(tái)譜儀之一，采用大面積位置靈敏型閃爍體中子探測(cè)器（SSND）。SSND的輸出信號(hào)經(jīng)波移光纖吸收重發(fā)射后輸入到多陽(yáng)極光電倍增管(MaPMT)，由電子學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
　　MaPMT_v10是高能物理研究所自主研發(fā)的一款適用于

2、閃爍體中子探測(cè)器光電倍增管信號(hào)讀出的16通道專用集成電路（ASIC），每個(gè)通道包括電荷靈敏前置放大器、濾波成形、甄別和單穩(wěn)態(tài)輸出電路。
　　本文設(shè)計(jì)了閃爍體中子探測(cè)器光電倍增管讀出電路，采用MaPMTB_v10對(duì)光電倍增管輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、成形、甄別，輸出的數(shù)字信號(hào)由FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)所需的時(shí)間信息和位置信息，通過(guò)USB2.0協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。論文主要內(nèi)容包括：對(duì)閃爍體中子探測(cè)器讀出電路的設(shè)計(jì)需

3、求進(jìn)行分析；完成讀出電路的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并按照信號(hào)輸入模塊、模擬信號(hào)處理模塊、FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊等進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)；完成讀出電路PCB版圖設(shè)計(jì)；使用Verilog HDL語(yǔ)言在 ISE14.4開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成了FPGA固件開(kāi)發(fā)。最后對(duì)讀出電路板的數(shù)據(jù)處理及傳輸功能進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)ASIC的線性、噪聲等性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　測(cè)試結(jié)果表明，該讀出電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)中子到達(dá)時(shí)間及位置信息的獲取及傳輸，ASIC的線