【摘要】：在核物理與粒子物理實驗中,時間是重要的物理量之一,時間信息的測量也是核電子學測量當中最重要的測量之一。入射粒子在穿過探測器時,損失能量,與探測器中的物質發(fā)生電離、激發(fā)、光電轉換、核反應等,產生帶電離子對,并在電場的作用下,漂移到收集極,產生的信號最后由前端電子學處理。能譜分析系統(tǒng)和時間分析系統(tǒng)容易通過電荷測量與時間測量,可以分析得到入射粒子的電荷量、數量、種類、質量、動量等信息,從而為分析粒子特性、內部結構、甄別提供實驗依據。其中高精確性時間測量對于獲取所需的物理信息及正確反映物質運動的規(guī)律具有十分重要的作用。通過時間測量,可以用來獲取粒子的信息。常用的氣體探測器廣泛應用于高能物理、核物理、醫(yī)學物理等多種探測領域,常用來測量粒子的徑跡與能量損失。采用基于TOT技術的ASIC芯片SFE16,輸入信號經過SFE16的電荷靈敏前置放大、極零相消電路、濾波成形電路、放大甄別輸出一個具有一定寬度的脈沖電平信號,使用高時間分辨、高精度的TDC電子學對輸出信號進行時間測量。利用時間間隔的測量完成對電荷的測量及時間的測量,這樣簡化了系統(tǒng)的結構,便于維護維修。在系統(tǒng)設計過程中,分析各種時間測量技術的優(yōu)缺點,選擇了低成本、電路結構簡單、通用性強的TDC芯片完成32通道的電荷及飛行時間測量,完成了時間精度好于55ps,非線性好于1LSB的時間數字轉換模塊電路。測量電路具有較高的電子學性能,低成本,通用性強,便攜式,具有大的測量量程,模塊電路適用于多種氣體探測器上。文章最后,對基于FPGA的TDC進行了初步的設計與測試。采用FPGA設計的TDC具有高時間分辨,可根據需求設計多通道數,成本低等優(yōu)點,通過多邊沿采樣的方法可以提高時間精度。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(近代物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL82

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本文編號：2690468