《用於大規模中子散射探測技術的讀出電子學方法研究》是依託中國科學技術大學，由曹平擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於大規模中子散射探測技術的讀出電子學方法研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：曹平
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
中子是研究物質結構和動力學性質的理想探針，用中子散射技術進行材料、物理、生物等研究，具有顯著的優勢。目前我國雖已建成多台中子散射譜儀，但其核心部件如探測器、讀出電子學等均從國外購置，並受到制約和封鎖，在系統結構、方法和技術等方面落後於先進國家。隨著我國對中子散射譜儀需求的增加，迫切需要開展中子散射，特別是適用於大規模散射探測套用的讀出電子學方法研究。.本課題將在研究大規模中子探測器（陣）及其信號特徵的基礎上，建立與之相匹配的高精度讀出電子學方法；研究影響中子探測“死時間”的因素，並將其控制在百納秒級；研究“溫度漂移”對電子學性能的影響，並開展線上實時的補償算法研究；研製一套小模型樣機系統，用於驗證本讀出電子學方法，並進行長時間的穩定性和抗干擾能力的評估。.通過本聯合基金課題的開展，能滿足我國在大規模中子散射探測的套用需求，同時也將會極大推動我國在相關學科和技術的發展。
結題摘要
中子是研究物質結構和動力學性質的理想探針，用中子散射技術進行材料、物理、生物等研究，具有顯著的優勢。隨著我國對中子散射譜儀需求的增加，迫切需要開展中子散射，特別是適用於大規模散射探測套用的讀出電子學方法研究。 本課題通過研究塗硼MWPC中子探測器的信號特徵，建立與之相匹配的前端讀出方法，並以大規模探測套用中所帶來的多通道、高數據率等問題，從時間差法和重心法兩種思路，開展信號讀出方法的研究。 為解決大規模探測的需要，本課題基於標準機箱構建讀出架構，通過對單元模組的擴展，實現大規模的擴展套用。其中，時間差法基於NIM機箱構建，重心法基於PXIe機箱構建；為控制中子探測“死時間”，探測器信號的檢測與讀出均採用單元模組並行讀出方式，使得時間差法的“死時間”可達100ns，掃描式重心法的“死時間”可達167ns；在時間測量方面，通過對比ASIC與FPGA進行時間測量的研究，本課題採用更加靈活和簡潔的基於FPGA的高精度時間測量方法，使得電子學系統時間測量精度好於50ps，進一步經過溫度漂移以及非線性線上實時修正後，可以使得測量精度好於20ps。 為驗證本課題所提的讀出方法，開展了基於時間差和重心法兩種技術路線的原型樣機研製，並通過了電子學測試、探測器聯合調試的驗證，取得了較好的實驗數據，證明了方法的可行性。此外，本課題雖然針對的是塗硼MWPC中子探測器，但實際上讀出方法不只局限於此類探測器，對於中子管、MCP、GEM、MicroMegas等都具有一定的適應性。 本課題執行過程中，發表11篇學術論文、培養4名研究生，包括2名參研人員。本聯合基金課題的開展，有助於提升我國在大規模中子散射探測譜儀研製的能力。此外，本課題針對二維位置靈敏探測器所進行的信號匹配和高精度時間測量方法、所提的掃描式開關矩陣陣列重心法和基於高精度DAC的電子學標定方法等，在核與粒子物理實驗等相關領域，也具有重要的科學意義和套用前景。
