中子探測的波形數(shù)字化技術(shù)的研究.pdf

1、核能具有資源豐富、清潔經(jīng)濟的優(yōu)點，是未來的主要能源。ADS嬗變系統(tǒng)(Accelerator Driven Sub-critical System)是以核廢料為原料，通過加速器加速質(zhì)子打靶后產(chǎn)生的散裂中子來驅(qū)動次臨界堆核裂變反應(yīng)，其對解決核廢料安全處置和核燃料穩(wěn)定供給有著重要意義。在ADS系統(tǒng)中，對散裂反應(yīng)和裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子流強度的探測是一個關(guān)鍵問題，探測精度直接決定了核反應(yīng)的可控性能。中子探測器需要對中子和γ光子進行甄別。n-γ甄別

2、有兩種方法:一是通過粒子飛行時間和能量測量后計算出其質(zhì)量來甄別;二是通過測量粒子脈沖形狀來甄別。波形數(shù)字化技術(shù)是通過對中子探測器輸出的電流脈沖進行波形數(shù)字化，由軟件對波形數(shù)據(jù)進行處理來獲得飛行時間、電荷量和衰減時間，有著高集成度和準確的n-γ甄別能力等優(yōu)點。
　　本課題的研究目標是高采樣頻率和高精度的波形數(shù)字化技術(shù)以及低延遲的觸發(fā)判選技術(shù)。為此，開展了針對高速開關(guān)電容陣列芯片DRS4加高分辨率ADC的波形數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用研究，基于

3、該芯片設(shè)計了相應(yīng)的前端插件和觸發(fā)插件以及數(shù)據(jù)處理軟件，建立了一套中子探測的最小讀出電子學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)5GSPS采樣率的波形數(shù)字化，一路輸入即可完成飛行時間、電荷和衰減時間三項目標的測試，有效的降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。同時研究出了零隨機延遲觸發(fā)判選技術(shù)，使觸發(fā)插件能為即時的波形采樣提供小且固定的延遲的觸發(fā)判選結(jié)果，以減少系統(tǒng)死時間。
　　論文詳細介紹了相應(yīng)的硬件開發(fā)和軟件開發(fā)，并通過實驗驗證了讀出電子學(xué)系統(tǒng)的n-γ甄別能力和