CSNS工程GPPD谱仪主探测器读出电子学的研制

• 作者: 唐彬 曾莉欣 王修库 田兴成 赵豫斌 陈少佳 骆宏
• 来源期刊: 核技术
• 学科: 工学
• 关键词: 通用粉末衍射谱仪 核电子学 闪烁体探测器 专用集成电路 现场可编程门阵列
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 核电子学与仪器
• 页码范围: 35-41
• 页数: 7页
• 分类号: TL99
• 语种: 中文
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.060402

摘要

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,GPPD)采用闪烁体探测器作为主探测器.为满足谱仪的设计需求,读出电子学系统要求在实现高达数千通道数据读出的同时,完成高精度的中子探测.基于设计目标,以及进一步提高读出系统的集成度和灵活性,读出电子学系统采用了"子板+母板"的架构.前放子板采用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)实现探测器输出信号的放大、成形、甄别等模拟调理;母板固件采用了多级流水线机制的设计方法,在保证数据并行性和可靠性的同时,进一步减小了数据处理的死时间,实现数据的采集打包、缓存等处理,最终数据通过千兆以太网传到后端数据处理系统,便于数据的分析处理.对设计实现的读出电子学系统的评估测试结果表明:最小时间分辨11 ns,单通道计数率200 K?s?1,各项指标均好于设计目标.目前所有读出电子学单元已部署到GPPD工程现场并长期稳定运行,为谱仪顺利开展实验提供了可靠保证.