閃爍體中子探測器光電倍增管讀出電路設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、中國散裂中子源(CSNS)是國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，將為國內(nèi)外科學(xué)家提供世界一流的中子科學(xué)綜合實驗裝置。通用粉末衍射儀（GPPD）是CSNS首批建設(shè)的三臺譜儀之一，采用大面積位置靈敏型閃爍體中子探測器（SSND）。SSND的輸出信號經(jīng)波移光纖吸收重發(fā)射后輸入到多陽極光電倍增管(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、閃爍體中子探測器光電倍增管信號讀出的16通道專用集成電路（ASIC），每個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)計了閃爍體中子探測器光電倍增管讀出電路，采用MaPMTB_v10對光電倍增管輸出的模擬信號進(jìn)行放大、成形、甄別，輸出的數(shù)字信號由FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實時獲取系統(tǒng)所需的時間信息和位置信息，通過USB2.0協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行驗證。論文主要內(nèi)容包括：對閃爍體中子探測器讀出電路的設(shè)計需

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