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低成本高集成多道脉冲幅度分析器设计与实现
1
作者 彭瑞吉 蒋镖 +3 位作者 邓豪 肖鸿飞 唐晟睿 张庆贤 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第3期324-331,共8页
数字多道脉冲幅度分析器目前已成为能谱测量的主流技术,其中采用“高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)+现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)+先进精简指令集机器(Advanced RISC Machine,ARM)芯片”架... 数字多道脉冲幅度分析器目前已成为能谱测量的主流技术,其中采用“高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)+现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)+先进精简指令集机器(Advanced RISC Machine,ARM)芯片”架构的产品,虽数字化程度高,但体积相对较大、成本和功耗高。模拟多道脉冲幅度分析器具有成本低、功耗低、结构简单的特点。本文针对低成本、小体积和低功耗的应用需求,研制了一款低成本高集成小体积多道脉冲幅度分析器,采用STM32H750芯片为核心器件,通过其内置ADC进行脉冲幅度提取。设计和优化了过零触发电路及脉冲幅度提取流程,减少脉冲处理死时间,提高脉冲通过率。通过对多道脉冲幅度分析器测试,基线噪声约为1.3 mV,能量线性度为0.9995,能量分辨率为4.1%@662 keV(CeBr_(3)),脉冲处理死时间约为13μs,适用于低计数率低成本的应用场景。 展开更多
关键词 小体积 多道脉冲幅度分析器 峰值保持 过零触发
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两种亚毫米正交条形碲锌镉探测器性能对比研究
2
作者 李英帼 尹永智 +3 位作者 李胤 陈双强 段嘉宇 韦应靖 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第3期332-340,共9页
设计两种不同电极宽度的正交条形电极结构碲锌镉探测器进行实验研究,通过仿真结合实验的方式研究其性能及应用。两种探测器电极结构均为16个阳极条与16个阴极条分布于探测器相对的两个表面,并呈现相互正交排列,电极间隙为0.1 mm,厚度均... 设计两种不同电极宽度的正交条形电极结构碲锌镉探测器进行实验研究,通过仿真结合实验的方式研究其性能及应用。两种探测器电极结构均为16个阳极条与16个阴极条分布于探测器相对的两个表面,并呈现相互正交排列,电极间隙为0.1 mm,厚度均为5 mm。其中,两种探测器的阳极条尺寸分别为16 mm×0.9 mm和16 mm×0.3 mm。采用Na-22放射源对其进行测试,将两种探测器的信号进行分类研究,分别研究了单阳极、相邻多阳极和非相邻多阳极信号,两种探测器均显示出优异的能谱特性,能量分辨率分别可达到2.7%和8.7%、6.2%和5.3%以及10.2%和9.8%。 展开更多
关键词 正交条形碲锌镉探测器 能量分辨率 信号分类
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基于四层硅探测器的空间中子个人剂量计信号处理电路设计
3
作者 王玉禧龙 李玮 +5 位作者 侯志 焦听雨 秦茜 曹杰葳 杨子祥 王晓阳 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第2期202-208,共7页
在空间环境中,中子对航天员的辐射损伤不容忽视,需采用中子个人剂量计对航天员所处环境的中子剂量进行实时监测。本研究基于四层硅探测器,设计了一种用于空间中子个人剂量当量监测的信号处理电路。在原有的三层硅探测器个人剂量计的基础... 在空间环境中,中子对航天员的辐射损伤不容忽视,需采用中子个人剂量计对航天员所处环境的中子剂量进行实时监测。本研究基于四层硅探测器,设计了一种用于空间中子个人剂量当量监测的信号处理电路。在原有的三层硅探测器个人剂量计的基础上,新增一层反符合层以消除高能质子引起的假计数,同时对原有的电子学插件进行集成化与小型化改进。信号处理电路由调理电路与分析电路构成,可监测个人中子剂量当量并获取入射粒子的脉冲幅度谱。本文介绍了电路结构与工作原理,并分别以信号发生器和中子源作为输入测量了信号处理电路的输出信号,实验结果表明,该电路有望实现空间高能质子干扰下的中子个人剂量监测。 展开更多
关键词 空间剂量监测 中子剂量监测 个人剂量计 信号处理电路
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核电厂燃料在线监测系统全能段探测效率模拟计算
4
作者 李佳根 李鹏 +5 位作者 曹新 曾源 何伟华 李肖宁 楚建伟 葛川宁 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第1期122-126,共5页
本研究采用蒙特卡罗(MC)模拟法与实验验证相结合的方法,建立了核电厂燃料在线监测系统全能段探测效率计算方法,并提出基于能区特性的不确定度分层分析模型。针对有源刻度源能量覆盖不足的难题,提出优化探测器参数与引入效率调节门缝宽... 本研究采用蒙特卡罗(MC)模拟法与实验验证相结合的方法,建立了核电厂燃料在线监测系统全能段探测效率计算方法,并提出基于能区特性的不确定度分层分析模型。针对有源刻度源能量覆盖不足的难题,提出优化探测器参数与引入效率调节门缝宽动态修正机制的解决方案,重点分析了高能区在窄缝条件下因准直器视野外高能γ射线穿透屏蔽导致的效率“鼓包”现象及其物理机理。同时,研究了低/高能区无实测数据时的合成不确定度估算方法,实现了低能区、中能区及高能区效率不确定度的系统性量化。实验结果表明,该系统对16N核素能谱响应与模拟结果一致,验证了该方法在宽能域活度监测中的工程适用性,可为燃料包壳破损的精准诊断与核电厂安全运行提供技术支撑。 展开更多
关键词 核电厂 燃料 在线监测 蒙特卡罗 绝对探测效率 不确定度
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基于权重的梯形脉冲幅度提取方法研究
5
作者 唐祖航 刘易 +3 位作者 贾通慧 王博 陶泓宇 竹涛 《核电子学与探测技术》 北大核心 2026年第2期196-201,共6页
在高计数率情况下,为有效提升能量分辨率,本文提出了一种基于权重的梯形脉冲幅度提取方法。该方法以梯形脉冲为基础,在提取脉冲幅度时加入权重因子,降低梯形脉冲平顶上冲及两端落差的影响,提高幅度提取准确性。为便于FPGA进行运算,选取... 在高计数率情况下,为有效提升能量分辨率,本文提出了一种基于权重的梯形脉冲幅度提取方法。该方法以梯形脉冲为基础,在提取脉冲幅度时加入权重因子,降低梯形脉冲平顶上冲及两端落差的影响,提高幅度提取准确性。为便于FPGA进行运算,选取权重因子为2^(-k)。仿真结果表明,权重幅度提取方法相较于直接取梯形平顶最大值或平均值的方法,更接近原始脉冲幅度;在仿真验证的基础上进行实测,将X光管的管压设置为20 kV,光管工作电流设置为73.6μA,通过14位20 MHz的ADC对Fast-SDD探测器输出信号进行采集,梯形成形参数设置为n_(a)=10,n_(b)=20,n_(c)=30时,对比实测能谱信息发现:在相同的计数率下,权重幅度提取法进行脉冲幅度提取所得的能谱有更好的能量分辨率,FWHM=158 eV@8.04 keV。 展开更多
关键词 核脉冲信号 冲激成形 梯形脉冲 权重幅度提取方法 能量分辨率
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SiPM批量老练和性能测量系统研制 被引量：1
6
作者 易楚琦 韩纪锋 +18 位作者 陈阳梅 胡鹏 何骏涵 龙逸洋 刘星泉 林炜平 曲国峰 钱森 任培培 任晶 宋瑞强 汪鹏辉 王科 王娜 王志刚 王慈 王姣 殷生华 赵朝阳 《核技术》 北大核心 2025年第3期101-111,共11页
硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为近年来发展的一种新型光电探测器件,具有低成本、小型化、工作电压低等优势,已广泛应用于粒子探测、医学成像、高能物理等领域,特别是在大面积粒子成像领域,有着广阔的应用前景。但大面... 硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为近年来发展的一种新型光电探测器件,具有低成本、小型化、工作电压低等优势,已广泛应用于粒子探测、医学成像、高能物理等领域,特别是在大面积粒子成像领域,有着广阔的应用前景。但大面积成像需要大量的SiPM,实现大量SiPM的批量筛选、老练和性能测量至关重要。本文研究设计了一套SiPM批量性能测量系统,可实现对512个(数量可进一步拓展)SiPM的同时老练和性能测量。通过编制在线控制程序,对大量SiPM轮询测量,实现老练和性能(包括击穿电压、温度系数)测量。结果显示:SiPM在经过老练之后,整体上暗电流显著降低,表明老练有利于使大量SiPM性能快速稳定。老练后,SiPM的击穿电压均值为24.88 V(@25℃),与厂商数据25 V(@25℃)符合良好;击穿电压随温度而增大,其温度系数为35.3 mV·℃^(−1)。结果表明:研制的SiPM批量老练和性能测量系统能够实现对大量SiPM的同时老练,使其性能快速稳定;可快速获得大量SiPM的性能参数,获得I-V曲线、击穿电压、温度系数等,对于SiPM的批量筛选和性能测试具有显著参考价值。 展开更多
关键词 SIPM 批量测量 系统设计 老练性能测量 击穿电压
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双通道放射性气溶胶连续测量系统硬件设计 被引量：2
7
作者 钟潇潇 胡传皓 +4 位作者 顾民 曾国强 钟逸飞 吴明江 杨小峰 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第5期688-693,共6页
为了改善核设施泄漏环境下放射性气溶胶监测系统的能谱分辨率和探测下限,设计了一种双通道放射性气溶胶连续测量系统。该系统通过对前置放大电路、数字多道幅度分析电路以及供电电路等硬件进行设计,在封闭环境的氡室对电路系统进行能谱... 为了改善核设施泄漏环境下放射性气溶胶监测系统的能谱分辨率和探测下限,设计了一种双通道放射性气溶胶连续测量系统。该系统通过对前置放大电路、数字多道幅度分析电路以及供电电路等硬件进行设计,在封闭环境的氡室对电路系统进行能谱分辨率、探测下限以及稳定性测试。测试结果表明该系统能量分辨率高、探测下限低、抗干扰能力强,能够长时间进行放射性气溶胶连续稳定监测,适用于核设施泄漏环境下的放射性气溶胶监测。 展开更多
关键词 放射性气溶胶 双通道系统 硬件设计
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粒子探测器多用途宽动态范围前端电子学研究 被引量：1
8
作者 郭佳承 王浩祯 +24 位作者 吝守龙 贾世海 张昀昱 靳尚泰 陈雷 柏磊 沈彦 黄声慧 胡守扬 周静 李沛玉 孙鹏飞 宋金兴 赵明锐 卢志永 邓桂华 庄晓 许天驹 蒋涛 杜泳熙 张洞明 杨智棋 智宇 赵永刚 李笑梅 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第8期1155-1162,共8页
针对多种粒子探测器输出信号,设计了一种基于分立元件的小体积多用途电荷灵敏前端电子学模块。该模块由电荷灵敏前置放大器、可调极零相消的有源滤波电路、两级可变增益主放电路、峰值保持电路以及触发信号生成电路组成。该模块等效输... 针对多种粒子探测器输出信号,设计了一种基于分立元件的小体积多用途电荷灵敏前端电子学模块。该模块由电荷灵敏前置放大器、可调极零相消的有源滤波电路、两级可变增益主放电路、峰值保持电路以及触发信号生成电路组成。该模块等效输入电荷范围可达5 pC;在2 pF输入电容与500 fC量程的测试条件下,等效噪声电荷小于0.5 fC,线性度大于99%,可满足常见粒子探测器信号处理要求。该模块应用于中国原子能科学研究院自主研发的光刻一体化微结构气体探测器,测量55Fe X射线,测得能量分辨率为19.7%@5.9 keV。通过调节量程,该电子学模块有望广泛应用于硅探测器、闪烁体探测器和气体探测器上。 展开更多
关键词 前端电子学 多用途电路模块 粒子探测器
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电感耦合等离子体-飞行时间质谱仪(ICP-TOFMS)的物理设计与仿真 被引量：1
9
作者 周源 韩昌财 +3 位作者 费泽杰 刘艳成 董常武 刘洪涛 《核技术》 北大核心 2025年第9期135-144,共10页
电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer,ICP-MS)是元素及同位素比分析的重要技术手段。其中飞行时间质谱(Time-of-flight Mass Spectrometer,TOF-MS)以其原理简单、灵敏度高、检测质量范围宽,并能一次获... 电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer,ICP-MS)是元素及同位素比分析的重要技术手段。其中飞行时间质谱(Time-of-flight Mass Spectrometer,TOF-MS)以其原理简单、灵敏度高、检测质量范围宽,并能一次获取全范围质量信息等特点在有机分子和生物医药检测领域获得广泛应用。本文针对钍基熔盐堆服役过程中铀及超铀元素的质量分析需求,实现了ICP离子源与TOF-MS相结合的物理设计并进行了仿真模拟。对离子通路的差分锥、偏转透镜、碰撞池、直流四极杆、单透镜、单反射飞行时间质量分析器等的电源参数进行优化,结合离子运动轨迹模拟验证了物理设计整体结构系统可行性。模拟结果显示:最优引导锥电压为-30 V;所设计偏转透镜系统最优偏转电压组合为-56 V与-530 V;碰撞池最优碰撞压强为1.6 Pa;直流四极杆与单透镜系统联用能将离子以4 eV左右的初动能接近水平状态引入TOF加速场;脉冲场电压为±200 V、加速电压为-1600 V、一级反射电压为48 V、二级反射电压为680 V时TOF-MS的质量分辨率M/ΔM大于4000。研究结果为后续的加工制造和搭建调试提供了重要的理论参考依据。 展开更多
关键词 电感耦合等离子体 碰撞池 飞行时间质谱 仿真
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基于FPGA的实时核信号堆积分离算法实现及验证
10
作者 唐超 周文雄 +5 位作者 童腾 张传文 李道武 黄润之 潘良明 魏龙 《核技术》 北大核心 2025年第8期52-62,共11页
在核探测中,随着实验研究的深入,探测器信号的计数率越来越高。然而,高计数率下的核信号堆积问题会影响后续数据分析的效率和精度,因此需要对堆积信号进行处理。目前常用的解决方法是采用堆积识别判弃,但此方法会造成计数的丢失,在一些... 在核探测中,随着实验研究的深入,探测器信号的计数率越来越高。然而,高计数率下的核信号堆积问题会影响后续数据分析的效率和精度,因此需要对堆积信号进行处理。目前常用的解决方法是采用堆积识别判弃,但此方法会造成计数的丢失,在一些定时分析等应用中存在局限性。本文提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的实时堆积分离算法,通过对原始信号进行快/慢成形处理,快成形采用三角成形方法,用于获取核信号的到达时间,以确定是否发生堆积;慢成形采用梯形成形方法,用于提取核信号的能量信息,同时借助梯形信号对称上升/下降沿特征,根据叠加原理和堆积发生时间点分离堆积信号,提升系统计数性能,其算法简单且计算量小,利于在FPGA内中实现。在仿真测试实验中,所提算法在保证分离准确度前提下计数率有效提高4%~26.5%,在放射源实验中,所提算法在所测试计数率范围内,计数率有效提高6.8%~13.5%,为高计数率环境下堆积信号处理提供了新的分离方法。 展开更多
关键词 核信号堆积 高计数率 梯形成形 堆积分离 FPGA
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64通道100ps时间-数字变换模块的研制 被引量：6
11
作者 刘小桦 安琪 +2 位作者 刘树彬 苏弘 詹文龙 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期632-635,共4页
兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验终端的多丝漂移室通过测量带电粒子的漂移时间得到径迹信息。本文介绍的64通道高精度时间-数字变换模块,采用高密度的连接器和多通道的时间-数字变换芯片HPTDC,模块的数据通过PXI总线传输到计算机,... 兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验终端的多丝漂移室通过测量带电粒子的漂移时间得到径迹信息。本文介绍的64通道高精度时间-数字变换模块,采用高密度的连接器和多通道的时间-数字变换芯片HPTDC,模块的数据通过PXI总线传输到计算机,时间精度可达100ps。 展开更多
关键词 HPTDC 微分非线性 积分非线性 RMS时间精度
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用于SiPM增益和暗计数率测量的批量性能测试系统研制
12
作者 龙逸洋 韩纪锋 +16 位作者 阳旭 陈阳梅 胡鹏 刘星泉 林炜平 曲国峰 钱森 任培培 任晶 宋瑞强 汪鹏辉 王科 王娜 王志刚 易楚琦 殷生华 赵朝阳 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第11期1683-1691,共9页
硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)凭借其高增益、低工作电压、抗磁场干扰等优势,已成为粒子成像、核探测及医学成像等领域的关键光电探测器,应用需求与数量日益增长;制造工艺偏差可能导致各器件在增益、暗计数率等关键性能... 硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)凭借其高增益、低工作电压、抗磁场干扰等优势,已成为粒子成像、核探测及医学成像等领域的关键光电探测器,应用需求与数量日益增长;制造工艺偏差可能导致各器件在增益、暗计数率等关键性能参数上存在差异,亟需高效的批量表征手段以保障系统性能的均匀性。本文设计了一套SiPM批量性能测量系统,包括积分球均匀光源、64通道数据采集卡、恒温恒湿箱、信号发生器及计算机控制单元等,可实现对大量SiPM增益、单光子响应、暗计数等参数的测量,解决大批量器件快速筛选与性能一致性问题。利用该系统对1024个SiPM进行了测试,结果表明:单光子谱可清晰分辨10个左右光电子峰,单光子响应线性优异(R^(2)>0.99);增益均值为65.08 ch/p.e.,相对标准偏差为6.44%;在0.5 p.e.阈值下,暗计数率均值为138.7 kHz/mm^(2),标准偏差为29.32 kHz/mm^(2),所有器件均合格;该系统成功实现了大量SiPM的性能评估,同时为通过微调电压进行增益修正、进而优化大面积成像探测器性能提供了依据。本研究表明,该批量测量系统可高效、准确地完成SiPM增益与暗计数率的大规模测试,为SiPM等光电探测器的筛选与性能优化提供了可靠工具。 展开更多
关键词 SIPM 批量测量 系统设计 增益 暗计数率
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基于ARM架构的多道分析系统研制
13
作者 王浩祯 吝守龙 +21 位作者 郭佳承 贾世海 张昀昱 胡守扬 周静 孙鹏飞 宋金兴 陈雷 智宇 赵明锐 靳尚泰 卢志永 邓桂华 庄晓 许天驹 蒋涛 杜泳熙 李沛玉 张洞明 杨智棋 赵永刚 李笑梅 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第11期1632-1640,共9页
多道分析技术在硅探测器、闪烁体探测器与气体探测器研究领域具有广泛应用,主要用于信号采集与数据分析。本文以ARM架构为核心,结合高精度峰值保持电路与基于Qt框架的PC端数据采集软件,设计并研制了一种多道分析系统。峰值保持电路实现... 多道分析技术在硅探测器、闪烁体探测器与气体探测器研究领域具有广泛应用,主要用于信号采集与数据分析。本文以ARM架构为核心,结合高精度峰值保持电路与基于Qt框架的PC端数据采集软件,设计并研制了一种多道分析系统。峰值保持电路实现了脉冲峰值的高精度保持、自放电控制,同时支持可调保持时间以适配不同应用场景;核心数据采集模块负责脉冲信号数字化采集、实时计数率显示及以太网传输控制。硬件设计中引入了可调脉冲幅度甄别、DMA直接存储访问、均值滤波及峰值提取算法,优化了系统资源、提高数据精度并降低虚假事件率;基于Qt框架的PC端软件实现了数据采集、能谱在线绘制和计数率实时显示等功能。测试结果表明,系统的响应线性拟合优度R^(2)为0.9999,积分非线性(INL)为0.06%;在^(55)Fe放射源条件下,微结构气体探测器能量分辨率为16.17%(@5.9 keV)。结果证明了该系统的良好线性度和稳定性,展现了其在核探测领域的应用价值。 展开更多
关键词 ARM架构 多道分析 峰值保持 Qt框架
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CSR外靶实验终端大型探测器读出电子学研制 被引量：4
14
作者 刘小桦 安琪 +2 位作者 刘树彬 苏弘 詹文龙 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1076-1080,共5页
兰州重离子加速器-冷却储存环外靶实验终端大型探测器中子墙和TOF墙分别共有504个和360个通道用于测量中子和带电粒子的飞行时间,需要高精度时间测量的读出电子学系统。研制的8通道读出电子学模块采用了前沿定时的时间测量方法、基于TO... 兰州重离子加速器-冷却储存环外靶实验终端大型探测器中子墙和TOF墙分别共有504个和360个通道用于测量中子和带电粒子的飞行时间,需要高精度时间测量的读出电子学系统。研制的8通道读出电子学模块采用了前沿定时的时间测量方法、基于TOT技术的电荷测量方法和PXI总线平台,电子学测试结果显示时间测量精度好于25ps。 展开更多
关键词 时间测量 前沿定时 电荷测量 TOT PXI
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^(3)He正比计数管集成核电子学器件研制与测试
15
作者 时亚茹 张春雷 刘晓波 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第9期1332-1344,共13页
本文介绍了一款高集成、紧凑型的^(3)He正比计数管核电子学读出模块的研制及测试验证。该模块采用一体化紧凑型设计,内部集成了高低压电源、电荷灵敏前置放大器、滤波成形放大模块、脉冲幅度甄别模块。可实现对探测器输出信号的放大、... 本文介绍了一款高集成、紧凑型的^(3)He正比计数管核电子学读出模块的研制及测试验证。该模块采用一体化紧凑型设计,内部集成了高低压电源、电荷灵敏前置放大器、滤波成形放大模块、脉冲幅度甄别模块。可实现对探测器输出信号的放大、滤波整形与幅度甄别,支持同时输出高斯脉冲模拟信号和TTL逻辑脉冲信号,能够实现对中子信号的能谱测量和计数测量,且具有TTL输入加和功能以实现多个探测器信号级联。该模块整体尺寸为Φ37.8 mm×88 mm,可与^(3)He/BF_(3)正比计数管直接匹配,供电仅需低压12 V输入电源,同时具备高压、增益、脉宽和甄别阈关键参数调节功能。使用中子源搭建测试平台对模块的技术性能和环境适应性进行了测试,并应用于中子探测装置的实验测量,成功实现了^(252)Cf中子源强的精确标定和裂变中子衰减时间的测量。 展开更多
关键词 ^(3)He正比计数管 集成核电子学模块 中子测量 放大甄别
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基于高计数率ASIC的GEM中子探测器前端读出电子学研制
16
作者 王峥辉 马毅超 曾莉欣 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第12期1819-1827,共9页
本文基于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)气体电子倍增器(Gas Electron Multiplier,GEM)中子探测器的应用需求,采用自主研发的高计数率GEM读出芯片,成功研制了一套高性能前端读出电子学系统。该系统通过双GEM读... 本文基于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)气体电子倍增器(Gas Electron Multiplier,GEM)中子探测器的应用需求,采用自主研发的高计数率GEM读出芯片,成功研制了一套高性能前端读出电子学系统。该系统通过双GEM读出芯片结构,实现64通道信号的并行放大、成形与滤波处理,同时集成高精度数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)与高速比较器阵列,完成芯片输出信号的数字化转换。为进一步提升系统的抗干扰能力与灵活性,在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)中创新性实现基线阈值自动扫描功能,可根据环境噪声优化配置DAC阈值电压。该前端电子学应用于CSNS GEM探测器读出电子学系统的束流实验:整体电子学瞬时计数率可达1.9 MHz,二维位置分辨率为2.54 mm×2.33 mm。 展开更多
关键词 GEM探测器 FPGA 高计数率 读出电子学 ASIC芯片
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数字核脉冲信号处理系统仿真软件开发
17
作者 陈欣 李子豪 +2 位作者 周建斌 陈锋 钱云琛 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第10期1507-1515,共9页
随着计算机技术的应用和仿真软件的发展,对数字核脉冲信号处理系统进行仿真和辅助设计已成为一种趋势。现有仿真软件无法输出具有噪声干扰和调节计数率的核脉冲信号源,无法实现从核脉冲信号发生到能谱获取整个流程的系统性仿真。为此,... 随着计算机技术的应用和仿真软件的发展,对数字核脉冲信号处理系统进行仿真和辅助设计已成为一种趋势。现有仿真软件无法输出具有噪声干扰和调节计数率的核脉冲信号源,无法实现从核脉冲信号发生到能谱获取整个流程的系统性仿真。为此,本文基于Qt平台开发了一款数字核脉冲信号处理系统仿真软件。该软件不仅能输出支持叠加噪声和调节计数率等功能的核脉冲信号源,还集成了常用的核脉冲信号处理系统模块,用户可以通过图形化界面对经典核脉冲信号处理系统进行建模仿真。本文通过对卷积型类高斯成形和梯形成形算法进行仿真验证,并将所测^(55)Mn样品的原始能谱与仿真能谱对比,结果表明,软件可以实现从核脉冲信号发生到能谱获取整个流程的系统性仿真。 展开更多
关键词 核脉冲信号处理 仿真技术 能谱成形
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双输出SiPM前置放大器设计与分析 被引量：1
18
作者 龙源 黄跃峰 +1 位作者 侯会良 陈永忠 《核技术》 北大核心 2025年第1期85-91,共7页
为了适配闪烁体与硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)耦合探测器的不同应用场景,设计了基于OPA855芯片的跨阻放大器(Transimpedance Amplifier,TIA)和电压反馈放大器(Voltage Feedback Amplifier,VFB)。理论设计上考虑了两类... 为了适配闪烁体与硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)耦合探测器的不同应用场景,设计了基于OPA855芯片的跨阻放大器(Transimpedance Amplifier,TIA)和电压反馈放大器(Voltage Feedback Amplifier,VFB)。理论设计上考虑了两类前置放大器的带宽和噪声问题,采用PSpice for TI软件仿真验证其可行性,并通过阶跃响应和噪声测量验证其性能参数。在室温条件下,采用SiPM耦合掺铈钆铝镓石榴石(Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet,GAGG(Ce))探头对^(241)Am源进行系统测量。结果表明:跨阻放大器的带宽为101 MHz,低于电压反馈放大器的381 MHz,但其基线噪声σ_(noise)≈448.32μV优于电压反馈放大器的σ_(noise)≈680.96μV;电压反馈放大器和跨阻放大器分别满足GAGG(Ce)探头快输出脉冲上升沿时间(2 ns)和标准输出脉冲上升沿时间(20 ns)的带宽设计需求。两类前置放大器均可满足不同场景下对高带宽和低输入噪声的需求,并与SiPM不同的输出模式相匹配。受限于电路的固有噪声和SiPM的输入电容,设计的跨阻放大器适合于能量测量和小面积SiPM应用,而电压反馈放大器更适合时间测量和大面积SiPM阵列。 展开更多
关键词 硅光电倍增器 前置放大器 GAGG(Ce) 闪烁体探测器 噪声
原文传递
基于同轴型高纯锗探测器的CMOS电荷灵敏前置放大器设计 被引量：3
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作者 刘崭 何高魁 刘海峰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期717-724,共8页
本文设计了一款多通道低噪声的电荷灵敏前置放大器,专用于输入电容较大的同轴型高纯锗探测器。大电容探测器会带来更大的输入噪声,为保证高能量分辨率,对前端电子学的噪声性能提出了较高的标准。在多级放大器中,总噪声受第一级噪声的影... 本文设计了一款多通道低噪声的电荷灵敏前置放大器,专用于输入电容较大的同轴型高纯锗探测器。大电容探测器会带来更大的输入噪声,为保证高能量分辨率,对前端电子学的噪声性能提出了较高的标准。在多级放大器中,总噪声受第一级噪声的影响最显著。因此,输入管必须具有优异的噪声性能,通过采用优化后的噪声模型、多次仿真迭代和特殊的版图结构得到低噪声输入管。当输入管尺寸较大时,会产生栅极漏电流,漏电流会改变前置放大器输出的基准位置。本文采用了一种带漏电流补偿的反馈电阻模块,该模块消除了反馈电阻对电源、温度和工艺变化的敏感性,同时可补偿几μA的泄漏电流,且电路为自偏置,无需外部偏压设定反馈电阻阻值。此前置放大器在10 pF的探测器电容下,上升时间不超过50 ns,且无任何震荡现象。在低温下前置放大器展示出仅5.6个电子的低噪声性能,具有5 mV/fC的输出转换增益和0.15%的线性度及12.5 mW的较低静态功耗。在特定的低能量辐射检测应用中,电路性能良好。 展开更多
关键词 高纯锗探测器 电荷灵敏前置放大器 低噪声 集成电路设计
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基于斜坡脉冲的多米诺环形采样器(DRS4)采样间隔不均匀校准方法研究
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作者 张惊蛰 张博 +5 位作者 刘美洋 肖金凤 赵久瑶 苟想想 师成成 王小睿 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第3期339-346,共8页
针对多米诺环形采样器(DRS4)采样单元的采样间隔不均匀,提出了一种新的校准方法,以斜坡脉冲作为校准源,利用每两个连续采样单元对斜坡脉冲采样的幅度差和采样间隔的固定比例关系(斜率相等)进行计算,获得采样间隔的校准值。信号发生器产... 针对多米诺环形采样器(DRS4)采样单元的采样间隔不均匀,提出了一种新的校准方法,以斜坡脉冲作为校准源,利用每两个连续采样单元对斜坡脉冲采样的幅度差和采样间隔的固定比例关系(斜率相等)进行计算,获得采样间隔的校准值。信号发生器产生周期200 ns、斜率±4.5 mV/ns的两种斜坡脉冲,波形采样数字化板采样后计算线性增加/降低过程中1 024个采样单元的采样间隔,得到采样单元平均采样间隔为200.288 ps、RMS为15.603 ps。测试结果与“正弦波过零”法和“锯齿波”法得到的校准采样间隔进行比较,平均采样间隔相对误差分别为0.14%、2.49%、2.48%,斜坡法校准精度最高。同时,斜坡法对校准源信号频率无范围限制,迭代次数3 000次即可满足测量精度,更适合于具有实时校准应用需求的场合。 展开更多
关键词 开关电容矩阵 波形数字化 多米诺环形采样器 采样间隔校准 斜坡脉冲
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