HXMT中能望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)獲取研究.pdf

1、硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡是一顆在1 keV到250 keV能區(qū)進(jìn)行X射線巡天和定點觀測的探測衛(wèi)星。它包含了三個部分：高能X射線望遠(yuǎn)鏡(HE，采用NaI/CsI探測器)，中能X射線望遠(yuǎn)鏡(ME，采用Si-PIN探測器)和低能X射線望遠(yuǎn)鏡(LE，采用SCD探測器)。其中高能X射線望遠(yuǎn)鏡探測高于20 keV的能區(qū)，低能X射線望遠(yuǎn)鏡探測低于8 keV的能區(qū)。為了填補(bǔ)高能X射線望遠(yuǎn)鏡HE和低能X射線望遠(yuǎn)鏡LE的能量覆蓋空缺，中能望遠(yuǎn)鏡應(yīng)當(dāng)有著低于8 k

2、eV的能區(qū)下限和高于20 keV的能區(qū)上限。 中能X射線望遠(yuǎn)鏡采用Si-PIN探測器，總的探測面積為952 c㎡。由于Si-PIN的噪聲會隨著探測器面積的增大而增加，因此中能望遠(yuǎn)鏡包含了1944個單個面積為49 m㎡的小Si-PIN探測器。與探測器數(shù)量相對應(yīng)，需要有1944個通道的讀出電子學(xué)。由于衛(wèi)星對于電子學(xué)系統(tǒng)的體積、功耗和重量都有嚴(yán)格限制，我們很難利用傳統(tǒng)的分離元器件來研制出滿足要求的讀出電子學(xué)系統(tǒng)。為了實現(xiàn)多通道、高密度

3、的電子學(xué)讀出，我們必須采用先進(jìn)的專用集成電路技術(shù)。 我們采用了RENA-3型ASIC芯片完成多通道、高密度的信號前置放大、成形、峰值保持以及觸發(fā)。論文對RENA-3芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理做了詳細(xì)介紹。 論文的重點介紹了中能望遠(yuǎn)鏡原理樣機(jī)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計，包括前端電子學(xué)，數(shù)據(jù)采集電子學(xué)，數(shù)據(jù)管理電子學(xué)的設(shè)計。前端電子學(xué)利用RENA-3型ASIC芯片實現(xiàn)多通道、高密度的前端信號處理。我們對前端電子學(xué)的低噪聲硬件設(shè)計做了詳細(xì)

4、分析和說明。數(shù)據(jù)采集電子學(xué)利用FPGA技術(shù)對前端電子學(xué)的RENA-3芯片進(jìn)行控制和配置，對事例數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并且通過高速LVDS方式傳輸給數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的事例數(shù)據(jù)，并且通過控制USB接口完成和PC機(jī)之間的通信，將事例數(shù)據(jù)傳輸給PC，將PC機(jī)的命令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文詳細(xì)敘述了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和邏輯設(shè)計，介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的LVDS通信協(xié)議。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了多通道前