中子探測(cè)的波形數(shù)字化技術(shù)的研究.pdf

1、核能具有資源豐富、清潔經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)的主要能源。ADS嬗變系統(tǒng)(Accelerator Driven Sub-critical System)是以核廢料為原料，通過(guò)加速器加速質(zhì)子打靶后產(chǎn)生的散裂中子來(lái)驅(qū)動(dòng)次臨界堆核裂變反應(yīng)，其對(duì)解決核廢料安全處置和核燃料穩(wěn)定供給有著重要意義。在ADS系統(tǒng)中，對(duì)散裂反應(yīng)和裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子流強(qiáng)度的探測(cè)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，探測(cè)精度直接決定了核反應(yīng)的可控性能。中子探測(cè)器需要對(duì)中子和γ光子進(jìn)行甄別。n-γ甄別

2、有兩種方法:一是通過(guò)粒子飛行時(shí)間和能量測(cè)量后計(jì)算出其質(zhì)量來(lái)甄別;二是通過(guò)測(cè)量粒子脈沖形狀來(lái)甄別。波形數(shù)字化技術(shù)是通過(guò)對(duì)中子探測(cè)器輸出的電流脈沖進(jìn)行波形數(shù)字化，由軟件對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)獲得飛行時(shí)間、電荷量和衰減時(shí)間，有著高集成度和準(zhǔn)確的n-γ甄別能力等優(yōu)點(diǎn)。
　　本課題的研究目標(biāo)是高采樣頻率和高精度的波形數(shù)字化技術(shù)以及低延遲的觸發(fā)判選技術(shù)。為此，開(kāi)展了針對(duì)高速開(kāi)關(guān)電容陣列芯片DRS4加高分辨率ADC的波形數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用研究，基于

3、該芯片設(shè)計(jì)了相應(yīng)的前端插件和觸發(fā)插件以及數(shù)據(jù)處理軟件，建立了一套中子探測(cè)的最小讀出電子學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)5GSPS采樣率的波形數(shù)字化，一路輸入即可完成飛行時(shí)間、電荷和衰減時(shí)間三項(xiàng)目標(biāo)的測(cè)試，有效的降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。同時(shí)研究出了零隨機(jī)延遲觸發(fā)判選技術(shù)，使觸發(fā)插件能為即時(shí)的波形采樣提供小且固定的延遲的觸發(fā)判選結(jié)果，以減少系統(tǒng)死時(shí)間。
　　論文詳細(xì)介紹了相應(yīng)的硬件開(kāi)發(fā)和軟件開(kāi)發(fā)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了讀出電子學(xué)系統(tǒng)的n-γ甄別能力和