基于THGEM的熱中子位置靈敏探測(cè)器的讀出.pdf

1、中子不帶電荷，不受原子電場(chǎng)的影響，容易進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部與原子核發(fā)生作用。它能直接鑒別核素，較低能量熱中子的衍射技術(shù)，已經(jīng)成為科學(xué)研究和新材料研發(fā)的重要工具。近年來，可以提供高通量熱中子束的新一代中子源在世界各地相繼興建，大面積的位置靈敏熱中子探測(cè)器成為一個(gè)重要的研究課題，對(duì)探測(cè)器的讀出也提出了更高的要求。
　　 本文介紹了基于THGEM熱中子位置靈敏探測(cè)器的Pads陣列讀出。熱中子在硼轉(zhuǎn)換體中與10B核反應(yīng)，反應(yīng)打出的α粒子和7Li

2、從靶中射出，使1個(gè)大氣壓的工作氣體（Ar+CO2）電離。電離出的電子經(jīng)THGEM雪崩放大，然后被基于Pads的兩維收集板(陽極)收集，利用重心讀出方法可以得到入射熱中子的位置。
　　 基于Pads的二維讀出板，在每個(gè)方向上有64路信號(hào)需要放大。在前端放大讀出設(shè)計(jì)中，為了簡化讀出系統(tǒng)的復(fù)雜度，每個(gè)方向上采用了一片64路電荷靈敏前放成形ASIC（VA64TA2）對(duì)收集板的每路信號(hào)進(jìn)行放大，而且VA64TA2還具有甄別判選和觸發(fā)功能。

3、用FPGA做為VA64TA2的控制器，來配置和控制它的讀出。經(jīng)過VA64TA2放大后的信號(hào)是以差分電流的形式輸出的，再經(jīng)過高速差分接收器和主放大器放大后送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。文中給出了VA64TA2的動(dòng)態(tài)范圍和電子學(xué)噪聲測(cè)試結(jié)果，動(dòng)態(tài)范圍為16fC，在動(dòng)態(tài)范圍線性擬合率可達(dá)到線性擬合率可達(dá)到0.99974。多道脈沖幅度分析器試驗(yàn)，測(cè)得前置板的電子學(xué)噪聲為12×10-3fc，即75e-噪聲。
　　 數(shù)據(jù)采集板，即主板，它的主要作用是把

4、前置板放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選擇了ADI公司的AD9220，是一個(gè)12位的高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，最高的采樣頻率為10MSPS。在與計(jì)算機(jī)通信方面，采用了USB2.0接口與計(jì)算機(jī)連接。USB主控制器芯片選擇了Cypress公司的EZ-USB FX-LP系列一款高速USB控制器芯片，即CY7C68013-A，它廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，支持USB2.0的高速傳輸。FPGA是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總控

5、制器，選擇了Altera公司颶風(fēng)二代系列的一款芯片，即CycloneII EP2C8Q208C8N，實(shí)現(xiàn)了與兩路ADC（AD9220）和USB（CY7C68013-A）之間的連接，并同時(shí)具有對(duì)ADC數(shù)據(jù)的緩沖作用。
　　 文中介紹了數(shù)據(jù)采集板（主板）各個(gè)芯片的電路設(shè)計(jì)。介紹了USB主控制器芯片CY7C68013-A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和GPIF模式下的固件的設(shè)計(jì)。這種模式特別適用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合，它是一種內(nèi)部主機(jī)控制模式，使用內(nèi)部