mwpc探测器读出电子学系统的设计与实现

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1、学校代号10532学号S12073010分类号TN41密级不保密硕士学位论文MWPC探测器读出电子学系统的设计与实现学位申请人姓名任海龙培养单位物理与微电子科学学院导师姓名及职称文双春教授学科专业电子科学与技术研究方向FPGA逻辑开发及单板硬件设计论文提交日期2015年05月08日学校代号:10532学号:S12073010密级:不保密湖南大学硕士学位论文MWPC探测器读出电子学系统的设计与实现学位申请人姓名：任海龙导师姓名及职称：文双春教授培养单位：物理与微电子科学学院专业名称：电子科学与技术论

2、文提交日期：2015年05月08日论文答辩日期：2015年05月24日答辩委员会主席：曾云教授DesignandImplementationofReadoutElectronicsSystemforMWPCDetectorbyRENHailongB.E.(TaiyuanUniversityofScienceandTechnology)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofSci

3、enceinElectronicScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWENShuangchunMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完

4、全意识到本声明的法律，后果由本人承担。：Ｌ：作者签名：＾日期如ｒ年ｒ月日名碱怎／＾学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、□。保密，在年解密后适用本授权书２、、不保诺回。＂＂ＪＶ）

5、（请在ｌ＾ｌ上相应方框内打作者签名：么日期：衣乂年＾月＾日－导师签名：日：日期如々年＾月＾２MWPC探测器读出电子学系统的设计与实现摘要中国散裂中子源(ChinaSpallationNeutronSource,CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大型科学装置。它利用高能质子轰击重金属靶来产生中子，有效提高了传统中子源的通量上限，为我国各类基础学科的前沿领域研究提供了一个先进且功能强大的科研平台。CSNS初期建设的三台谱仪有通用粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪。其中小角散射仪和多功

6、能反射仪中都用到了二维多丝正比室探测器(Multi-WireProportionalChamber,MWPC)，本论文主要针对MWPC探测器的电子学读出方案、具体实现以及最终读出系统样机的性能测试进行了深入的研究。本设计由电子学读出板卡、FPGA固件程序以及PC端应用程序构成。其中读出板卡采用Xilinx公司的现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)作为板上各芯片的控制器和数据处理器，可同时处理多个通道的探测器信号。板上对探测器位置信号的获取和处理采用挪威

7、IDEAS公司的多通道专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC)。与以往位置测量采用分立器件加运放的硬件结构相比，本设计的优点有：功耗低、占用空间小、信噪比高、硬件成本小等优点。由于FPGA的固件开发简便且易于升级更新，所以在不改变硬件的情况下读出板整体的功能仍有很高的灵活性。PC端应用程序在NI公司的图形化编程环境LabVIEW2012下调用C语言实现。它具有界面友好、操作方便等特点，可根据需求对板上的工作模式进行配置、读回板上数据包、实时

8、分析并对结果直观显示。一般的粒子探测器常工作于强电磁干扰环境中，这种环境下信号的长距离传输必然受到严重的干扰。本设计采用ASIC和FPGA实现了MWPC探测器的电子学读出，大大提高了电子学读出系统的集成度，减小了整个读出板卡的体积，可使其轻松挂载与探测器上。这样，经读出板处理后的信号变为数字信号，易于传输至PC端或下级数据汇总板卡。另外，本设计采用数字法对位置进行读出，设置合适的阈值能大大提高有效事例的计数率。综上所述，作为CSNS多功能反射谱仪中MWPC探测器的电子学读出研究，本