ICF大陣列中子能譜儀記錄系統(tǒng)-Indico@IHEP

ICF大陣列中子飛行時間譜儀研制

匯報人：魏凌峰周榮占楊煒李偉男姚佳東楊朝文單位：四川大學報告提綱背景需求測量方案性能測試展望與總結背景需求工程背景靶丸的離子溫度kT，使得中子能譜成高斯型分布，由于分布寬度和離子溫度有關系：因此，通過測量中子能譜，可以診斷等離子體區(qū)域參數(shù)在ICF爭論中，激光與充純D2燃料靶作用后，產(chǎn)生初級反響為：次級反響為：一種測量思路：中子飛行時間法

“神光III”系統(tǒng)排布靶室和探測系統(tǒng)排布大面積中子探測器陣列測量中子能譜在一次ICF聚變中，要獲得中子的能譜，需要有足夠的中子計數(shù)。而一次ICF聚變，需要有很多探測器構成的陣列同時測量。“神光III”原型大面積中子探測器陣列由960個獨立的閃爍體+光電倍增管組成。每個探測器測量到達探測器的中子的時間。960路探測器分別記錄的中子到達時刻,匯總可構成中子飛行時間譜(TOF)。初級中子：次級中子：由于溫度效應，飛行時間展寬：假設：kTi=4keV，L=16.7m

中子飛行時間估算可能消逝的信號序列測量方案激光同步信號Start探測器輸出信號Stop飛行時間時間測量單元根本框圖：定時電路時數(shù)轉換芯片F(xiàn)PGA信號驅動單元數(shù)據(jù)傳輸單元關鍵問題測得準全都性好？？提高測量精度1.選用精度高，時間抖動小的芯片信號分發(fā)驅動器：承受德州儀器的LMK00101，各通道延時晃動小于6ps定時比較器：承受高速型MAX9601比較器，該器件為低功耗、超高速、超擺幅、滯回比較器，響應時間為500ps，時間抖動小于30ps時數(shù)轉換芯片：德國ACAM公司的TDC-GP2,連續(xù)記錄8次擊中時測量精度可達50ps2.定時電路的選擇前沿定時：在信號前沿到達某一固定電尋常觸發(fā)，作為信號到達時刻。假設信號上升時間一樣，有：甄別閾降低甄別閾可以削減幅度時間游動，但會增大噪聲誤觸發(fā)幾率。提高甄別閾可以提高噪聲容限，但會增大幅度時間游動。缺點：觸發(fā)時刻隨信號幅度變化會產(chǎn)生時間游動。對于該系統(tǒng)指標要求，必需進展修正。信號1信號2t1t2VmVTtmt不承受！定時方案：恒比定時預甄別降噪，甄別閾值每路單獨可調甄別閾是信號幅度的固定比例可消退幅度變化引起的時間游動t按比例衰減信號原始信號延時VtA(t)DelayPreDscfA(t)VenVo保證960路測量的全都性1.電路設計〔1〕每一路測量單元承受模塊化布局，消退因元件擺放不全都從而走線不全都引起的延時不同?！?〕布線過程中多處承受等長走線，保證每一路信號進入TDC延時一樣。2.通過擬合方式修正到真實值在進展時間測量時，輸入信號的時間間隔和時間區(qū)分譜儀的測量值應當滿足下面的關系：

其中A和B為常數(shù)，Tbase為輸入信號的時間間隔，Tmeasure為高區(qū)分時間譜儀的測量值.進展屢次測量，就得到了多組Tbase和Tmeasure的數(shù)據(jù)，通過線性擬合即可得到A和B的值。對每一路的探測結果都進展這樣的擬合得到一個擬合公式，實現(xiàn)將測量值修正到真實值.3.可建立一個標定數(shù)據(jù)庫對各路測量進展標定將來在ICF中大規(guī)模陣列探測的應用中，建立一個標定數(shù)據(jù)庫是解決八通道時間測量譜儀測量結果差異的有效方法.如：對于一樣時間間隔的輸入，不同通道的測量結果存在一固定的差異，以其中某一通道測量結果為基準，對其余通道進展標定，這樣就建立了一組標定參數(shù)，將全部通道對于盡量多的時間間隔的標定參數(shù)集合起來，就構成了標定數(shù)據(jù)庫.基于以上設計，我們完成了第一批樣板：時間測量信號驅動數(shù)據(jù)交換性能測試1.定時精度測試

測試100ns——1500ns停頓信號的區(qū)分時間

〔開頭信號由信號發(fā)生器產(chǎn)生方波〕

試驗條件：開頭信號:T=2us占空比=20%

停頓信號：T=200ns脈寬=15ns上升沿9.3ns

延時100ns100nsσ=0.084ns300nsσ=0.116ns500nsσ=0.115ns700nsσ=0.099ns區(qū)分時間最好的通道測試狀況如下：900nsσ=0.109ns1100nsσ=0.129ns1500nsσ=0.117ns1300nsσ=0.141ns100nsσ=0.135ns300nsσ=0.137ns500nsσ=0.143ns700nsσ=0.150ns區(qū)分時間最差的通道測試狀況如下：1300nsσ=0.183ns900nsσ=0.169ns1100nsσ=0.163ns1500nsσ=0.182ns各通道區(qū)分時間均方根值隨測量停立刻間變化：全都性測試

用前面提到的方法將各通道的測量結果用下面公式修正到1通道，通過線性擬合即可得到A和B的值，如下表所示.將各通道的測量值代入上述已經(jīng)確定A,B公式，即可得到修正

后的結果,各通道的修正結果如下表：通道4通道3通道2通道5通道6通道8通道7用各通道修正值與1通道測量值值作全都性比較：展望與總結下一步工作，將完成整套系統(tǒng)的安裝調試：時間測量插件1路Start80路Detector1路數(shù)據(jù)信號驅動插件1路Start10路Start1路Test10路Test數(shù)據(jù)交換插件10路數(shù)據(jù)X101路匯總數(shù)據(jù)1臺NIM機箱8路Detector系統(tǒng)構成NIM機箱〔時間測量X10信號驅動X1數(shù)據(jù)交換X1〕80路Detector1路Start1路Test1路匯總數(shù)據(jù)X12960路Detector12路Start12路Test12路匯總數(shù)據(jù)信號驅動單元1:12分發(fā)信號網(wǎng)絡交換機PC機1路Test1路Start12路Start12路Test12路匯總數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)機柜激光/測試信號同步驅動數(shù)據(jù)交換機地板0#機柜1#機柜2#機柜走線槽總結ICF大陣列中子飛行時間譜儀系統(tǒng)使用恒比定時方法時間檢出，T