检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：程超才中国科学技术大学

学位级别：博士

在电子储存环中,束流在注入阶段或者高流强导致不稳定性等情况下,其逐圈横向尺寸和位置会在几圈甚至几十圈内发生变化。现有的束流位置测量系统或者逐束团反馈系统只能测量逐圈或逐束团横向位置的变化,无法直接测量束流的横向尺寸。基... 详细信息

在电子储存环中,束流在注入阶段或者高流强导致不稳定性等情况下,其逐圈横向尺寸和位置会在几圈甚至几十圈内发生变化。现有的束流位置测量系统或者逐束团反馈系统只能测量逐圈或逐束团横向位置的变化,无法直接测量束流的横向尺寸。基于同步光的横向截面测量系统通常选用CCD作为感光元件,最多几百赫兹的帧率导致其结果为多束团和多圈的平均测量,无法测量快速束团横向尺寸和位置。因此,本论文为HLS Ⅱ储存环研制了基于多阳极光电倍增管的快速束团横向尺寸和位置测量系统,并开展了初步的应用研究工作。本文首先调研了快速束团横向尺寸和位置测量领域的研究现状,针对国外实验室需要同步采集阵列型探测器输出的高达几十路光电流信号,通过高斯拟合方式获取光斑横向尺寸和位置的特点,提出了采用对数处理技术计算光斑横向尺寸和位置的方法,该方法只需要MAPMT四个连续通道的光电流信号,减小了系统的设计成本和复杂度。在快速束团横向尺寸和位置提取算法中,定义并仿真得到理想尺寸信号随光斑尺寸的变化呈良好的线性关系,当光斑尺寸σ=0.8～2mm时,位置变化对尺寸信号的影响不超过1%;定义并仿真得到当光斑位置δ=-2.0～2.0mm时,理想位置信号随光斑位置变化呈良好的线性关系,并且位置灵敏度受光斑尺寸变化的影响低于1%。考虑探测器通道响应不一致性,提出利用CCD的束斑尺寸结果标定通道不一致性并对算法进行修正,仿真结果显示修正后尺寸和位置信号与理想尺寸和位置信号重合很好。设计了探测器成像光路两个方向的放大倍率,标定了成像支路上的三块消色差透镜,确定了透镜焦距和透镜主平面相对参考边沿的位置;调研并选择了光电倍增管的分压器供电电路和高压供电电源：设计了四通道光电流信号调理电路,电路板测试结果表明放大器带宽达到420MHz,各通道相对参考通道2的增益偏差小于0.2dB,峰值信号偏差不超过2%。在低速模式下,根据探测器输出的平均阳极电流对对数处理算法进行了验证,并标定了通道增益参数：在高速模式下,对单束团信号采用插值法和数字积分法分析了信号的抖动特性,在有激励模式下,利用四通道信号得到了垂直方向工作点,并在关激励的情况下,测量了系统的分辨率。基于高速示波器的测量系统中,示波器精度有限且无法实现储存环RF频率整数倍的同步采样,只能对数据进行离线处理。本论文最后介绍了基于数字信号处理器的快速束团横向尺寸检测器的研制。利用双曲模式下的CORDIC算法计算了自然对数：通过增加k≤O迭代方法扩展自然对数的输入量范围,并在LabVIEW FPGA中实现了对数处理算法,硬件实现结果很好的满足了逐圈处理速度和精度的要求。

关键词：快速束团横向尺寸和位置多阳极光电倍增管高斯拟合对数处理算法插值法和数字积分法 CORDIC算法自然对数

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用于多阳极PMT的CMOS放大成形ASIC的研制

用于多阳极PMT的CMOS放大成形ASIC的研制

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作者：王科中国科学院研究生院；中国科学院高能物理研究所

学位级别：博士

多阳极光电倍增管MaPMT以其位置灵敏，时间响应快，放大倍速高等特点得到了比较广泛的应用，如高能所的PET（正电子发射谱仪）项目使用了大量此类器件。但其后续的常规PCB放大电路显示出体积大，功耗大，噪声高等各种缺点。\n 因此... 详细信息

多阳极光电倍增管MaPMT以其位置灵敏，时间响应快，放大倍速高等特点得到了比较广泛的应用，如高能所的PET（正电子发射谱仪）项目使用了大量此类器件。但其后续的常规PCB放大电路显示出体积大，功耗大，噪声高等各种缺点。\n 因此，基于此类光电倍增管特性研制了4通道集成放大成形读出电路，设计上主要考虑保留其快速信号的特点，并为以后升级做准备，采用“电流型运放+秋分电路+CR-RC有源滤波成形电路”的结构，其性能参数为\n 1.功耗66mW;2.增益为62.2 mV/pC，可调节(0.85-1.20，调节最小档位0.05);3.输入动态范围13.8pC时，积分非线性=1.4925％;4.输入阻抗30-100欧姆可调;5.可调极零相消电路;6.事例率100K;7.信噪比‘9.1’，噪声不随输入电容的增加而增加.\n 芯片的综合指标达到设计要求，有一定的应用价值。并且此结构还有进一步升级扩展功能的空间。

关键词：多阳极光电倍增管 4通道集成放大成形读出电路芯片设计

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CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器的设计与性能研究

CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器的设计与性能研究

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作者：柳若琦哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

位置灵敏探测器能够提供粒子的位置信息,其在核物理实验、放射性束流监测、放射源监控及搜寻等工作中发挥着重要的作用。CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器由CsI（Tl）阵列、光导和光电倍增管阵列组成,在对伽马射线进行探测时,根据伽马粒... 详细信息

位置灵敏探测器能够提供粒子的位置信息,其在核物理实验、放射性束流监测、放射源监控及搜寻等工作中发挥着重要的作用。CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器由CsI（Tl）阵列、光导和光电倍增管阵列组成,在对伽马射线进行探测时,根据伽马粒子从不同位置入射时在光电倍增管阵列上产生不同的光分配来实现位置分辨功能。光导对光分配效果有着显著的影响,是闪烁体位置灵敏探测器的关键组成部分之一。因此,基于蒙特卡罗模拟方法和实验手段,提出了一种通过优化探测器光导设计来改善CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器位置分辨性能的方案。在模拟方面,利用Geant4软件对CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器所涉及的材料、几何及物理过程进行建模,选用了不同的光导厚度、切槽方式及切槽深度,根据各自的位置重构效果分析总结了上述因素对重构误差及位置分辨性能的影响规律,并给出了符合设计目标的光导方案。研究发现,光导厚度的增加会导致光子透过率降低,位置分辨展宽,但能够改善闪烁体边缘像素的位置重构均匀性和单调性;不同的切槽深度能够调节重构位置的偏移方向,因而,在不同区域分层选择不同的切槽深度能够修正位置重构的单调性,改善压缩效应。针对探测器设计目标,选择厚度为14mm的光导,对应闪烁体的像素单元在光导内侧、中间和外侧切上三种不同深度的切槽,给出一套适合像素型CsI（Tl）闪烁体和多阳极光电倍增管阵列的方案。经验证,修正后的位置重构误差均值为1.0 mm,与不切槽的方案相比性能提升了4倍以上,且有效改善了重心法带来的压缩效应。在实验方面,基于NIM机箱及其电子学插件设计了CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器的测试平台,同时参考同类型探测器及元器件的测试需要,扩展了其元器件测试和批量测试的功能,具有更强的通用性。该平台不仅可以单独对闪烁体、光电转换器件的各项性能进行测试和标定,还可以结合光栅、准直孔、编码板等多种准直器件对完整的探测器样机进行测试。在正式实验前利用该平台进行了光电倍增管测试和增益调平实验,有效改善了探测器响应的不一致性。基于上述平台设计了CsI（Tl）闪烁体位置灵敏探测器样机,利用准直后的22Na点源进行了测试实验,研究了不同的光导、不同的信号处理方式和不同入射区域对探测器位置分辨效果的影响。实验中采用的像素型CsI（Tl）闪烁体尺寸为70 mm×70 mm×10mm,晶体阵列数为63×63,切割后的闪烁体像素荧光分布较窄,能够有效改善粒子从边缘入射时的压缩效应。位置重构算法选用经典重心法,其原理简单,计算方便。对比了加入光导前后探测器样机的位置重构结果,最终在5 mm狭缝测试中得到了优于5.6 mm的位置分辨,将实验结果与模拟结果进行了对比,验证了探测器位置分辨性能优化方案的可行性。

关键词：伽马探测位置灵敏探测器光导设计像素型闪烁体多阳极光电倍增管

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高效率高分辨闪烁型中子成像技术的研究

高效率高分辨闪烁型中子成像技术的研究

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作者：黄长浩北京理工大学

学位级别：硕士

中子成相随着中子源技术的改进和发展也正发生着日新月异的变化,传统的中子成相方法已经不能满足当今中子成相应用的要求,各种新的方法应运而生。论文描述了在传统中子成相技术的基础上,通过改进试验方案,利用更先进的图像数据采集系统... 详细信息

中子成相随着中子源技术的改进和发展也正发生着日新月异的变化,传统的中子成相方法已经不能满足当今中子成相应用的要求,各种新的方法应运而生。论文描述了在传统中子成相技术的基础上,通过改进试验方案,利用更先进的图像数据采集系统和更好的材料,以提高中子成相的探测效率、位置分辨率为目的进行试验的可行性。论文详细介绍了以多阳极光电倍增管为核心的中子成相系统,以64块锂玻璃为闪烁主体,利用权重分析的方法,通过DPC (Distributed version of a single-wire Position-sensitive proportional Counter readout)电桥将64路信号转换为4路信号输出,以四路信号符合为门信号,通过CAMAC(Computer Automated Measurement And Control)系统采集四路信号ADC转换后的数据,利用计算机,离线对数据进行分析和图像还原。试验中多阳极光电倍增管采用HAMAMATSU公司生产的MAPMT H8500C ,中子源为252Cf。试验结果表明,在这种方法下,中子成相的探测效率有明显的提高,可达90%以上,探测频率可以达1Mhz,最小位置分辨也可达到3mm,符合实验的预期目标。

关键词：中子成相多阳极光电倍增管 DPC电桥位置分辨探测效率

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闪烁体中子探测器光电倍增管读出电路设计与实现

闪烁体中子探测器光电倍增管读出电路设计与实现

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作者：濮亚男湖南大学

学位级别：硕士

中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）是国家在建的重大科技基础设施,由加速器提供高能质子轰击金属靶而产生高通量的中子源,将为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合实验装置。通用粉末衍射仪（General Purpose... 详细信息

中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）是国家在建的重大科技基础设施,由加速器提供高能质子轰击金属靶而产生高通量的中子源,将为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合实验装置。通用粉末衍射仪（General Purpose Powder Diffractometer,GPPD）是CSNS首批建设的三台谱仪之一,采用大面积位置灵敏型闪烁体中子探测器（Position-sensitive Scintillation Neutron Detector,SSND）。SSND的输出信号经波移光纤吸收重发射后输入到多阳极光电倍增管（Multi-anode Photo Multiplier Tubes,MaPMT）,由电子学系统进行数据处理。MaPMTv10是高能物理研究所自主研发的一款适用于闪烁体中子探测器光电倍增管信号读出的16通道专用集成电路（Application-specific Integrated Circuit,ASIC）,每个通道包括电荷灵敏前置放大器、滤波成形、甄别和单稳态输出电路。本文设计了闪烁体中子探测器光电倍增管读出电路,采用MaPMTBv10对光电倍增管输出的模拟信号进行放大、成形、甄别,输出的数字信号由FPGA进行数据处理,实时获取系统所需的时间信息和位置信息,通过USB2.0协议将数据传输至上位机进行验证。论文主要内容包括:对闪烁体中子探测器读出电路的设计需求进行分析;完成读出电路的整体结构设计,并按照信号输入模块、模拟信号处理模块、FPGA数据处理模块、数据传输模块、电源模块、时钟模块等进行硬件设计;完成读出电路PCB版图设计;使用Verilog HDL语言在ISE14.4开发环境下完成了FPGA固件开发。最后对读出电路板的数据处理及传输功能进行了测试,并对ASIC的线性、噪声等性能进行了测试。测试结果表明,该读出电路实现了对中子到达时间及位置信息的获取及传输,ASIC的线性度范围为0.72%-1.1%,等效输入噪声典型值为5.49f C,满足设计要求。

关键词： CSNS 多阳极光电倍增管 ASIC FPGA USB

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基于示波器的快速束团横向尺寸及位置测量系统

基于示波器的快速束团横向尺寸及位置测量系统

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作者：刘静怡中国科学技术大学

学位级别：硕士

在电子储存环中,电子束团的横向尺寸与其位置信号是评估电子束流状态的重要参数之一。对电子束团横向尺寸和位置进行测量,不仅对加速器的运行状态进行监控,还可以进行电子束团不稳定性的相关研究,以便于加速器性能的进一步优化和机器升... 详细信息

在电子储存环中,电子束团的横向尺寸与其位置信号是评估电子束流状态的重要参数之一。对电子束团横向尺寸和位置进行测量,不仅对加速器的运行状态进行监控,还可以进行电子束团不稳定性的相关研究,以便于加速器性能的进一步优化和机器升级。传统的横向截面测量系统选择CCD相机作为光电探测器件,但是由于CCD相机帧速率很小,其测量结果通常为多圈或者多束团平均,不能实现逐圈或者逐束团横向尺寸的快速测量。考虑到储存环光源中的实际横向束流测量与诊断需求,本课题采用转换速率更高的多阳极光电倍增管MAPMT作为光电探测器件,针对HLS-Ⅱ储存环光源设计了基于高速示波器采样的快速束团横向尺寸和位置测量系统,并开展了初步的应用研究工作。本论文首先对快速束团在横向尺寸与位置测量方面的研究现状与发展进行了大量的文献调研。不同于国外实验室采用光电倍增管同时输出高达十几路光路信号进行研究分析,本课题采用对数处理算法来提取光斑横向尺寸和位置,仅需要光电倍增管四个连续通道的光电压信号,大大减少了实验测量系统的设计成本和复杂度。其次,介绍了快速束团横向截面测量系统的搭建,主要包括快速光电转换探测器,光学成像系统,信号采集系统以及数据处理等模块。光学部分,设计了成像光路两个方向的放大倍率,采用同步光直接成像法对光斑放大成像;快速光电转换探测器选用滨松生产的多阳极光电倍增管,上升时间0.6 ns,底宽约为4 ns,满足HLS-Ⅱ束团间隔4.9 ns的要求;选用D型插槽组件E6736作为光电倍增管的高压供电电路,选择美产PS310作为MAPMT的高压供电电压。然后,利用高带宽高采样率的示波器进行信号采集,同时利用MATLAB软件对示波器采集的数据先进行重采样提取束流信号峰值,最后再利用对数处理算法来计算得出束团位置以及横向尺寸。介绍了对数处理算法,并进行了数值仿真拟合,得到尺寸信号与光斑尺寸以及位置信号与光斑位置的关系式。由于MAPMT存在通道差异,利用CMOS测得的束流横向尺寸信息对算法进行了修正。之后,搭建了基于高速示波器的数据处理系统,并利用MATLAB软件对示波器采集到的数据进行重采样并提取信号幅值以及运用对数处理算法,计算得到逐束团的横向尺寸及位置信息,并对多圈情况下逐束团的横向尺寸及位置进行了分析。

关键词：快速束团横向尺寸测量位置测量逐束团多阳极光电倍增管同步辐射光储存环光源

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远距离高灵敏度γ照相关键技术研究

远距离高灵敏度γ照相关键技术研究

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作者：宋凤军中国工程物理研究院

学位级别：硕士

本文介绍了核突发事故应急对伽马相机的需求背景、常见的伽马相机的基本原理,针对核突发事故应急的需求,论文作者在闪烁阵列、多阳极光电倍增管的数据采集方法、数据处理方法、脉冲甄别、计数统计分析等方面开展了大量的研究工作,设计... 详细信息

本文介绍了核突发事故应急对伽马相机的需求背景、常见的伽马相机的基本原理,针对核突发事故应急的需求,论文作者在闪烁阵列、多阳极光电倍增管的数据采集方法、数据处理方法、脉冲甄别、计数统计分析等方面开展了大量的研究工作,设计了适合核突发事故应急的特殊需求的伽马相机,分析了这种相机的应用前景。由于突发事件应急行动的急迫性,需要伽马相机具备如下特点：灵敏度高、探测时间短、体积小、重量轻。微通道板图像增强器型伽马相机由于热电子噪声较多,灵敏度较低,不适宜突发事故应急使用。为了提高灵敏度、缩短探测时间,论文作者首次提出了采用报警判据与闪烁阵列相结合的办法,设计了基于多阳极光电倍增管的伽马相机,使得伽马相机能探测接近甚至低于环境本底伽马辐射的放射性污染源。论文主要采用多种方式提高系统灵敏度和减小系统体积：采用屏蔽措施降低环境本底的影响、增大通光孔径、利用信号甄别技术提高信噪比、根据本底统计分布概率结合报警判据分析计数统计结果。由于突发事件应急行动的急迫性,需要伽马相机具备体积小、重量轻的特点,因此屏蔽体不可能做的太厚,否则系统将很笨重。针对伽马射线这类低通量、高穿透力的射线成像,增大通光孔径的主要办法是采用编码孔成像。本文研究了半影编码成像法与报警判据结合来寻源的方法,半影编码成像法可以增大系统的视野范围,缩短寻找污染源的时间。采用快衰减时间、高光产额的闪烁阵列可以提供单脉冲的幅度。电子热噪声与伽马射线生成的光电子脉冲相比,幅度略低,通过幅度甄别可以消除一部分电子热噪声。本文研究了Ce: YAP晶体、铽铈闪烁玻璃等快衰减时间闪烁体的发光性能,结果发现Ce: YAP晶体光产额高、衰减时间较短,能有效的提高幅度甄别效率。电子热噪声的半高宽只有1-2ns, Ce:YAP晶体的发光半高宽10-20ns采用波形整形与宽度识别的方法可以进一步降低电子热噪声的影响。放射性监控仪器一般是根据辐射场强度变化量的大小给出报警信号,通常将探测器当前计数与本底平均计数进行比较,当两者的差值超过一定的范围,就给出警示信号。用来判别偏离程度概率的公式叫做报警判据表达式。通过电脑程序将报警判据与多阳极光电倍增管构成的计数器阵列相结合,可以对放射性污染区定位和成像,探测下限可以接近环境本底辐射剂量率。论文采用多种技术措施来提高系统灵敏度,实现了在50厘米处识别1微居137Ce点源,在100处能识别100亳居的137Ce点源。

关键词：伽马相机多阳极光电倍增管报警判据编码成像

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固体阵列探测器研究

固体阵列探测器研究

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作者：许荔柏清华大学

学位级别：硕士

固体阵列探测器的物理过程很复杂.首先,为了对单个固体探测器的信号形成过程有个全面的认识,该论文把它分成了以下三步:射线与闪烁晶体的作用过程;荧光的传输过程;光电转化及后续电子学处理.针对每一步都提出了分析该环节的关键技术指标... 详细信息

固体阵列探测器的物理过程很复杂.首先,为了对单个固体探测器的信号形成过程有个全面的认识,该论文把它分成了以下三步:射线与闪烁晶体的作用过程;荧光的传输过程;光电转化及后续电子学处理.针对每一步都提出了分析该环节的关键技术指标.该论文应用MCNP4B研究了射线与闪烁晶体的作用过程,提出了粒子探测效率、能量沉积率、有效能量沉积因子等关键性指标,计算了它们随射线能谱、闪烁晶体材料、闪烁晶体尺寸、射线入射角度的变化规律,得出了能量沉积率主要影响信号大小、粒子探测效率主要影响信号涨落的结论;应用MC的方法,该文研究了荧光的传输规律,计算了荧光传输效率随晶体形状、表面处理方式、反射率、半衰减长度的变化规律.在光电转化部分,该文重点研究了多阳极光电倍增管这种新型阵列光电转化器件的特性,针对它的不足提出了相应的改进方法.最后,我们重点研究了阵列探测器整体的一致性,串扰等技术指标.

关键词：阵列探测器闪烁晶体荧光传输工业CT 多阳极光电倍增管

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真空电子技术

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中国无线电电子学文摘 2007年第4期23卷 26-30页

O4622007040313ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性/张琦锋,戎懿,陈贤祥,张耿民,张兆祥,薛增泉,陈长琦,吴锦雷(北京大学信息科学技术学院)//半导体学报.―2006,27(7).―1225～1229.运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非... 详细信息

O4622007040313ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性/张琦锋,戎懿,陈贤祥,张耿民,张兆祥,薛增泉,陈长琦,吴锦雷(北京大学信息科学技术学院)//半导体学报.―2006,27(7).―1225～1229.运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线。

关键词： CSTN 束缚磁极化子基态能量关联效应纳米线钨针尖多阳极光电倍增管聚焦极真空电子技术

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POLAR载荷电子学系统研制

POLAR载荷电子学系统研制

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第十五届全国核电子学与核探测技术学术年会

作者：张永杰江晓山卢云鹏徐昊李陆李捷柴军营孙建超吴伯冰中国科学院高能物理研究所

POLAR作为空间载荷,其物理目标是实现对GRB的偏振测量,预期在GRB偏振测量及研究上有所突破。其中POLAR电子学系统是载荷的重要部分,其运行情况如何,直接影响物理目标的实现。POLAR电子学系统由前端电子学和中心控制电子学组成。其中前... 详细信息

POLAR作为空间载荷,其物理目标是实现对GRB的偏振测量,预期在GRB偏振测量及研究上有所突破。其中POLAR电子学系统是载荷的重要部分,其运行情况如何,直接影响物理目标的实现。POLAR电子学系统由前端电子学和中心控制电子学组成。其中前端电子学基于ASIC电路设计,实现对H8500位置灵敏多阳极光电倍增管多路读出的同时,兼顾了小型化要求。中心控制电子学基于FPGA设计,系统功能强,配置和修改方便,同时运行效率高。机械结构设计上考虑空间载荷空间、重量的限制,采取笼屉式结构,简化面板和电缆设置。本文对POLAR电子学系统进行了比较详细的介绍,并给出了系统的部分测试结果。

关键词： POLAR ASIC 多阳极光电倍增管偏振 GRB

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