基于SCA波形采样读出电子学的CSNS Back-n中子飞行时间测量

• 作者: 刘树彬 孙康 封常青 易晗 朱丹阳 李强 李样 樊瑞睿 蒋伟 陈朕 高可庆
• 来源期刊: 原子能科学技术
• 关键词: 中子飞行时间测量 SCA波形采样 读出电子学
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 先进气体探测器专栏
• 页码范围: 1005-1012
• 页数: 8页
• 分类号: O572.21
• 语种: 中文
• DOI: 10.7538/yzk.2020.youxian.0055

摘要

中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子束线(Back-n)对中子核数据测量和核技术应用等多个领域均有重要意义.为监测其中子束斑轮廓、束流密度及束流能量,研制了由镀硼微网格气体(Micromegas)探测器构成的束流剖面监测装置,并通过测量中子的飞行时间(TOF)来获得能量信息.采用基于开关电容阵列(SCA)专用集成电路(ASIC)的波形采样电子学系统,实现了128路Micromegas探测器阳极条信号的低噪声放大、成形和波形数字化,在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片中实现了对信号过阈时间的实时测量,其量程为650 ns～10 ms,电子学时间分辨好于10 ns.在CSNS Back-n上开展实验,成功获得了中子束流剖面及10.65μs～10 ms范围的飞行时间谱,对应的中子能量范围约为0.16 eV～0.14 M eV.利用钽、钴等吸收体进行了中子共振吸收峰的检验,验证了读出电子学系统的功能及飞行时间测量的正确性.