一、复合晶体探测器中数字化波形甄别器的设计（论文文献综述）
郭浩[1]（2021）在《粒子探测用闪烁材料（LYSO,GAGG）的闪烁性能研究》文中指出无机闪烁体探测器目前被广泛运用于医疗诊断、安全检查、高能物理等领域。无机闪烁体具有高密度、高光产额、高透过率等优良的闪烁性能,以及稳定的物化特性,与光电探测器耦合成为高能物理核物理实验中的核心探测器之一。近些年来,掺杂Ce3+的硅酸钇镥（LYSO:Ce）和钆镓铝石榴石（GAGG:Ce）在核探测领域中引起了广泛关注。LYSO:Ce光产额很高可达到30000 ph/Me V,其衰减时间很快（<40 ns）,密度也很大（7.1g/cm3）,非常适用于热门核医疗仪器TOF-PET和核辐射探测领域。GAGG:Ce闪烁体的绝对光产额很高,可达60000ph/Me V,能量分辨率可达5%@662 ke V,且其衰减时间短,无潮解和自辐射问题。此外GAGG:Ce中包含Gd元素,其热中子俘获截面高达255000 b,是目前已知核素中最大的热中子反应截面,该晶体非常适于制作量能器和热中子探测器。为满足诸如大型对撞机实验探测器研制、空间载荷量能器等大科学工程和新型医疗影像设备TOF-PET对闪烁体的筛选需求,实验室对闪烁体的闪烁性能（发射光谱、光输出、能量分辨率、衰减时间、余辉以及符合时间分辨率等）进行研究,设计了一套完整的无机闪烁体性能测试方案,测试了目前较为成熟的快时间闪烁体LYSO:Ce,并与文献中的结果进行对比,对此方案进行检验,并应用于热门闪烁体GAGG:Ce的性能研究中,取得了较好的测试结果。在设计的测试方案中,对比了不同的激发源时闪烁体的发射光谱,以简化实验装置;提高了闪烁体余辉时间的测试精度;对闪烁体能量分辨率、光输出和符合时间分辨的测试条件进行优化。结果表明,LYSO:Ce能量分辨率可达8.05%@662 keV,其光输出为27029ph/Me V,经表面粗糙化后可达36408 ph/Me V。其衰减时间为38.7 ns,耦合快速光电倍增管时,符合时间分辨率可达95.9 ps。陶瓷与单晶GAGG:Ce的能量分辨率分别为5.40%和7.09%@662 keV,通过使用单晶GAGG:Ce耦合硅光电倍增管进行中子测试实验,在其能谱中可明显的观察到GAGG:Ce与热中子发生相互作用产生的33 ke V与77 ke V的内转换电子。使用GAGG:Ce复合晶体进行中子/γ甄别时FOM可达2.40,实现了中子/γ的明显甄别。
孙振宇[2]（2021）在《深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究》文中指出探索深海是21世纪一个热门话题。因为深海中蕴含着地球上大量宝贵的财富,比如包含金属矿产和海底油气的矿产资源,包含丰富海底生物多样性和基因资源的生物资源,以及探索地球构造和人类历史的其他资源。由于深海中大多资源都含有放射性伽马射线,利用伽马辐射探测器可以对不同深海资源进行识别、区分,这种探测方式对深海探索具有重要意义。传统深海伽马辐射探测采用的是非原位方式,定点采集样品后带回实验室分析,而原位探测比传统方式具有明显的优势。这种方式是将需要观察的信息与海洋真实环境结合,连续获取实时的数据,真实地反映海洋环境资源状况。传统原位环境伽马辐射探测谱仪一般分为固定式（在一个地方长时间探测）和移动式（利用移动工具在水下移动探测）。目前,国际上欧美等国家都做过一些深海伽马辐射探测的研究,取得了重要的研究成果,而国内在此方面尚处于空白状态。本论文将立足核物理实验中伽马探测技术,结合国际已有的水下伽马探测方法,针对深海特殊环境,面向深海不同平台,为了达到能够精细化探测放射性核素,也能够达到快速移动普查的效果,开展新型高分辨率和高效率的伽马探测关键技术的研究。本论文首先基于新型半导体（碲锌镉）探测器设计了高分辨率型伽马谱仪。由于碲锌镉探测器高能量分辨率,无需额外制冷,体积小等特点,通过蒙特卡洛仿真,对其不同厚度和不同排列方式的探测效率进行研究。随后根据探测器信号,设计了多通道电荷灵敏前方加上数字滤波的读出电子学方案。为适应海洋特殊环境,本文设计了层叠式谱仪内芯结构和钛合金胶囊外壳保护结构。最后对谱仪进行电子学测试和谱仪性能测试,测试结果满足需求。本论文基于闪烁晶体探测器设计了高效率型伽马谱仪。本论文对不同闪烁晶体,光电转换器和读出电子学方案以及结构设计进行研究。最后选择了两种方案进行设计。一种是基于一个3英寸NaI（Tl）晶体耦合光电倍增管,采用波形数字化信号采集的读出电子学设计方案。另一种是四个1英寸NaI（Tl）晶体耦合雪崩光电二极管,采用多通道电荷灵敏前方加数字滤波的读出电子学技术路线。并对两种技术路线设计相应的结构并开展了对应的电子学测试和谱仪性能测试。两种方案各有优缺点,但是测试结果均满足需求。最后选择了半导体伽马谱仪和多个小尺寸NaI（T1）晶体耦合雪崩光电二极管伽马谱仪选择下海实验。在下海实验前进行了能量刻度、剂量标定、水体模拟和温度变化等相关测试实验。最终两台谱仪随着深潜器进行了南海海试,海试结果表明系统工作稳定可靠,并获得有效的科学数据。
杨万里[3]（2021）在《手足表面α、β污染检测仪的研制》文中研究表明物体表面的α、β污染检测设备大多采用Zn S（Ag）和塑料闪烁体组成的复合探测器对α、β射线进行同时测量。由于α、β射线甄别方法上的差异,不同种类的表面污染检测仪的甄别效果不尽相同。常规的甄别方法主要有脉冲幅度甄别法和脉冲宽度甄别法,它们都会受到模拟元件参数（模拟电路的成形时间）的影响而降低甄别效果。论文针对常规甄别方法存在的问题,提出了一种基于数字化脉冲处理的α、β射线甄别方法。数字化甄别电路采用模拟电路+FPGA的架构。模拟电路对α、β复合探测器输出的电流脉冲进行预处理,达到数字化处理的要求,FPGA对脉冲信号进行处理,完成α、β甄别和计数工作。探测器探测到的α、β脉冲信号被模拟信号调节电路转换为不同宽度的脉宽信号以后,经过AD转换电路、FPGA及其外围电路等进行数字化处理,实现数字信号甄别和计数,所得到的计数信息再由微型控制器分析处理以后传送至上位机进行显示。电源电路包括模拟电源、数字电源和高压电源三个模块,模拟电源采用低压差线性稳压（LDO）电源提供,数字电源采用DC-DC变换技术,高压电源则由滨松的可调高压模块实现。程序编写主要采用微软WPF、Visual Studio 2017和C#语言进行程序开发与设计。通过在FPGA内部构建电流恢复器、两路方形滤波器、比值计算器计算出两路方形滤波器的输出峰值的比值R,形成以比值R为横轴、计数率为纵轴的正态分布曲线。通过对α、β射线在比值统计图中的不同区间呈高斯分布分析,来实现对α、β射线的甄别。对所研制的表面污染检测仪的性能进行了实验测试和样品测量与分析。测量结果表明,该甄别方法能实时甄别出α、β射线,甄别品质因子为3.52,串道比均小于0.5%。α、β探测效率分别不小于50.14%、35.7%,达到了预期目标。
段再煜,李荐民,胡锐,肖明[4]（2021）在《基于数字化脉冲处理器的α/β射线甄别方法研究》文中提出表面污染检测设备多采用ZnS（Ag）和塑料闪烁体组成的复合探测器对α/β射线进行同时测量,其中α/β射线的甄别方法至关重要。传统的甄别方法主要有脉冲幅度甄别法和脉冲宽度甄别法,其受模拟元件参数的影响而甄别稳定性降低。本文基于数字化脉冲处理器对α/β射线进行甄别,在FPGA内部构建电流恢复器、两路方形滤波器、比值计算器计算两路方形滤波器的输出峰值的比值。α/β射线在比值统计图中的不同区间呈高斯分布,由此实现对α/β射线的甄别。结果表明:该甄别方法能实时甄别出α/β射线,甄别品质因子为3.52,串道比均小于0.5%。对α、β探测效率分别不小于57.7%、37%。
张双佼[5]（2021）在《低能D-D/D-Be反应加速器中子源的能谱测量及特性研究》文中研究表明近年来,随着中子物理与中子应用技术、核能研究的快速发展,加速器中子源的研究越来越被关注,特别是低能加速器中子源,由于其具有造价低、可小型化、易控制、能产生准单能中子等优点,在中子物理和中子应用技术领域有着重要的应用价值。为了满足小型化可移动式的需求,兰州大学已经研制了多台紧凑型D-D中子发生器,其产额高达5×108n/s。为了使其得到更好的应用,需要对中子源的能谱分布进行细致研究。另外,9Be（d,n）10B反应也是放热核反应,利用中子发生器的低能D束流轰击金属Be靶可以产生D-Be宽能区中子。课题组提出了发展D-Be中子发生器的新设想,为此,本论文开展了低能D-Be反应加速器中子源的能谱测量和特性研究。对论文的主要内容、研究成果及结论总结如下:提出了采用EJ309液体闪烁体探测器开展中子能谱测量的研究方案。在完成基于反冲质子法快中子能谱测量相关理论研究的基础上,开展了中子能谱反演算法研究,开发了GRAVEL和MLEM两款中子能谱反演程序。采用Geant4蒙特卡罗模拟程序,开展了EJ309液体闪烁体探测器响应函数的模拟研究,得到了能量在0.1 Me V-15.0 Me V范围内、能量间隔为0.1 Me V的单能中子在EJ309液体闪烁体探测器中的响应函数。上述工作为基于EJ309液体闪烁体探测器的低能D-D/D-Be中子能谱的测量奠定了基础。建立了基于EJ309液体闪烁体探测器的快中子能谱测量系统,并利用标准γ源,完成了测量系统的能量及能量分辨率实验刻度;根据能量分辨率刻度数据,开展了中子在EJ309液体闪烁体探测器中的响应函数的展宽研究,获得了探测器系统的响应矩阵;利用建立的响应矩阵和开发的反演程序,完成了中子能谱测量的可行性模拟研究。利用兰州大学的紧凑型中子发生器,在D束流能量130 ke V条件下,采用所建立的EJ309液体闪烁体探测器系统,开展了D-D中子能谱的实验测量,通过能谱反演,获得了30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°这9个中子出射方向的D-D中子能谱,利用D-D反应Q方程计算了不同角度上D-D中子的特征中子能量,利用计算结果和实验测量能谱特征峰的峰位能量数据比较显示,两者符合很好,最大相对偏差不大于5%。同时,在考虑了中子发生器结构材料和周围环境对中子吸收散射的基础上,采用MCNP蒙特卡罗模拟程序,完成了不同角度D-D中子能谱的模拟研究,模拟结果和实验谱的比较显示,两者符合较好。利用紧凑型中子发生器,在D束流能量150 ke V条件下,采用所建立的EJ309液体闪烁体探测器系统,开展了D-Be中子能谱的初步实验测量,得到了90°方向上出射的中子能谱。结果显示,尽管观察到了低能D-Be反应10B处于第一激发态的特征中子峰,由于受紧凑型中子发生器最高D束流能量的限制,D束流能量偏低,D-D反应中子的产额远高于D-Be中子产额,D-D中子特征峰计数很高,而D-Be中子计数太低,反演谱无法显示D-Be中子的全部特征峰,需要采用D束流能量更高的中子发生器,开展低能D-Be中子能谱的测量研究。提出了利用中国原子能科学研究院核数据重点实验室的脉冲化中子发生器,采用中子飞行时间法开展低能9Be（d,n）10B反应中子能谱实验测量的研究方案。在完成基于BC501A液体闪烁体探测器中子飞行时间谱仪中子能谱测量方法和相关理论的基础上,利用NEFF程序和Geant4蒙特卡罗程序,开展了BC501A液体闪烁体探测器中子探测效率的模拟研究,确定了探测器效率曲线;在250 ke V和300 ke V的D束流能量条件下,开展了9Be（d,n）10B反应0°和45°方向上中子能谱的实验测量、通过过零时间法中子-γ甄别技术,获得了两个角度的中子飞行时间谱;按照中子飞行时间到中子能量的转换关系,得到了两个角度的低能D-Be中子能谱。结果显示,测量的中子能谱能清晰显示低能9Be（d,n）10B反应10B处于基态、第一激发态、第二激发态、第三激发态的特征中子峰,其中子能量分布在1.0-5.0 Me V范围,同时也观察到了靶上D-D反应中子的特征峰。采用核反应Q方程理论计算了9Be（d,n）10B和D-D反应中子的特征能量,并与实验测量谱中的特征中子峰峰位能量进行了比较,两者符合很好,最大相对偏差不大于2.17%。为了进一步研究低能9Be（d,n）10B反应中子能谱的特性,开展了靶上D-D反应中子特征峰的扣除研究,在此基础上,根据扣除了靶上D-D中子影响的中子能谱数据计算了低能9Be（d,n）10B反应各反应道出射中子的强度,由此初步估计了各反应道的分支比数据。研究结果显示,低能9Be（d,n）10B反应10B处于第一激发态的反应几率最大。
蒲天磊[6]（2020）在《气体探测器前端读出ASIC芯片设计及关键技术研究》文中指出加速器的放射性束流线上开展远离稳定线核素的研究工作,特别是研制新型气体探测器测量高流强的束流径迹,用于开展高流强束流诊断和新粒子鉴别的研究工作。时间投影室（TPC）是一种广泛使用的气体探测器,它具有高精度的三维径迹探测能力,并能给出粒子的动量以及能损信息,因此近年来在实验物理领域获得了广泛应用。基于GEM（Gas Electron Multiplier,气体电子倍增器）的GEM-TPC相对于传统的多丝结构,在计数率、正离子反馈、位置分辨方面具有较强的优势。为了能尽可能大的覆盖实验产物的相空间,大面积GEM-TPC探测器成为实验上的首选,因此对读出电子学系统提出高速、高集成度、低功耗的要求。更高的要求必然带来新技术及新方法上的重大挑战,国际上很多实验室都开发了用于探测器读出的专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路）芯片,并建立了与之相配的读出电子学系统。ASIC芯片的利用,极大简化了前端电子学的设计,减少了功耗开销和硬件支出,因此前端读出ASIC芯片的设计与研制成为我们亟待解决的关键核心技术。本论文针对气体探测器的工作原理、信号特征及读出需求,开展了多通道、低噪声、高计数率、大动态范围的前端读出ASIC芯片的研究工作,并基于CMOS180nm工艺研制了多款前端读出ASIC芯片,包括已流片成功的八通道前放芯片、四通道主放芯片、四通道具有主动吸收探测器漏电流（200 n A）功能的前放芯片、和正在foundry流片制造的16通道前放主放芯片。研制成功的几款芯片已完成实验室测试,结果表明上述几款芯片具有良好的积分非线性和幅度分辨;1 p C的动态范围;50 ns、100 ns及1μs三档可调的成形时间;20k/s的计数率。我们利用基于上述前放和主放芯片及数字多道（MCA8000D）组成的两套电子学系统,与TPC探测器,及55Fe源进行联合测试,相对能量分辨分别好于23%和28.2%;相同测试条件下,利用Ortec商用插件搭建的电子学系统的能量分辨测试结果为24.8%。结果表明我们研制的ASIC芯片可以满足气体探测器能量测量的需求,为下一步研制工程可用的前端读出ASIC芯片打下了坚实的基础。
杨寿南[7]（2020）在《高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制》文中认为航空伽马能谱测量技术作为地球物理勘探的重要方法,在矿产资源勘察、区域环境辐射评价、突发核事件应急等领域发挥着重要作用。当前,国内外的航空伽马能谱仪主要采用大体积碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器,以直接能谱读出方式实现伽马能谱测量,该测量方法具有高效、简单、成本低的优点。但由于NaI（Tl）晶体的固有能量分辨率较低、探测下限较高、单条晶体的对地探测效率有限,因此无法适用于对测量精度和探测灵敏度有较高要求的应用场合。针对该情况,本文开展了基于高分辨率阵列探测器的伽马能谱测量技术研究,对高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器的设计方法、粒子模式多参数核脉冲信号处理技术及其实现方法进行研究,完成了高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪的研制。主要研究内容与取得的研究成果如下:1、地-空界面上天然伽马射线的能量主要集中在30keV-3MeV之间,其中小于1MeV伽马射线能量注量率占总能注量的85%。当地表介质厚度达到50cm时,地-空界面上天然伽马能谱便达到“谱平衡”状态,空中伽马射线注量率随着距离地表高度的增加而减少。从航空伽马能谱测量对地探测灵敏度入手,建立了航空伽马能谱测量系统对地最低可探测活度（MDA）与探测器能量分辨率、探测器体积和飞行高度等参数之间的数学表达式。在此基础上,提出并研制了新型航空伽马能谱探头的设计,该探头采用高能量分辨率溴化铈（CeBr3）和溴化镧（LaBr3）闪烁计数器组成8×8阵列探测器,与同体积的碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器相比较,航空伽马能谱仪的能量分辨率从8%提高到4%@662keV,探测效率提高了263.39%（1.33Me V）。探头机械结构采用碳纤维外壳,内部充填特氟龙材料,在保证探头机械强度和耐热性的特性下,降低探头材料对伽马射线的吸收,提高测量系统灵敏度。2、针对阵列探测器输出核脉冲信号的时间同步性和幅度一致性采集与处理难题,提出粒子模式多参数核脉冲处理技术,研制了64通道多参数伽马能谱采集器。将阵列探测器输出的核脉冲信号进行时间、位置（探测器ID）、幅度和强度（脉冲数）等多参数标记,以每一个伽马光子与探测器作用的核事件（粒子）作为核脉冲处理器的数据包,输出到上位机进行能谱合成与数据处理,形成能谱仪所需的合成能谱、反符合能谱、反康增峰能谱、本底能谱、时间谱等。采用恒比定时电路实现核脉冲信号的时间提取,实测使用溴化铈探测器时,信号过零点到定时时刻时间差的最大概率出现在280.8ns,此时时间抖动的均方根值（RMS）为1.6ns;对每一个粒子入射的探测器添加ID标记,并将该ID信息添加到粒子包当中,从而实现位置信息测量;核脉冲幅度提取是分两步实现的,第一步是采用80MSPS采样率、16位ADC将核脉冲信号数字化;第二步是采用对称零面积梯形成形数字算法实现幅度提取;以内置镅-241豁免源放出的59.56keV伽马射线为内标实现仪器谱自动稳谱,保证伽射线能量提取（核脉冲幅度）的一致性和稳定性。实测64通道采集器模拟带宽可以达到100MHz,脉冲通过率可达500kcps,最大数据传输速率可以达到360MB/s,微分非线性≤1.0%。使用该采集器对Φ50mm×50mm的溴化铈闪烁计数器进行能谱响应测试,能量分辨率约为4.2%@662keV;在0℃到50℃范围内@662keV能量处谱漂小于±1道（@2048道）。3、基于粒子模式多参数核脉冲处理器对核脉冲的多参数标记能力,提出了反康增峰技术,对任一探测器中发生康普顿散射作用所逃逸出的一次散射光子或多次散射光子在次探测器中产生的核脉冲幅度（即散射光子能量）,重新叠加到该探测器的反冲电子沉积谱上,作为入射伽马光子的全能峰计数贡献,该技术有效减少航空伽马能谱仪器谱的低能散射本底,同时有效地提高全能峰的计数和峰背比,有利于提高航空伽马能谱测量对地的探测灵敏度。4、开发了粒子模式多参数核脉冲处理技术的阵列航空伽马能谱测量软件。该软件采用Visual C++语言编程实现硬件设备控制与接口功能,采用WinC#.NET语言实现界面编程,采用Sqlite实现数据处理层,该软件具有粒子数据收录、能谱/时间谱显示、符合/反符合测量、反康增峰、谱数据处理等功能。5、搭建了由1条1升碘化钠（NaI）晶体、1条2升碘化钠（NaI）晶体和2个1.5英寸溴化铈（CeBr3）晶体组成的4通道航空伽马能谱测量系统,采用F-120型无人机飞行平台,在中国某省铀矿远景区开展了220km2的航空伽马能谱测量。无人机飞行平均雷达高度为80m,飞行速度为10m/s,能谱采样时间为3s。在两条晶体碘化钠闪烁计数器的合成谱和两条溴化铈闪烁计数器的合成谱上分别设置铀（1.66-1.86MeV）、钍（2.41-2.81MeV）、钾（1.37-1.57MeV）和全谱计数等四个能窗,共获能窗数据共计2622组（含坐标、GPS高度和雷达高度数据）。在碘化钠和溴化铈闪烁计数器的总道能窗的等值线图上,均出现了明显的高值浓集中心和偏高场,而且溴化铈（CeBr3）相较于碘化钠（NaI）具有更加精细的偏高场分布。
颜俊伟[8]（2020）在《用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计》文中研究表明基于中国科学院近代物理研究所重离子研究装置（Heavy Ion Research Facility at Lanzhou,HIRFL）和重离子冷却存储环（Cooler Storage Ring,CSR）提供的重离子束,应用于肿瘤放射治疗具有物理学和生物学两方面的优势。重离子放疗已被证明是放射治疗当中最先进有效的技术之一,成为放疗领域的最前沿。在甘肃武威建成的国产重离子治癌装置（Heavy-Ion Cancer Therapy Device,HICTD）已经获得国家医疗器械注册证。为进一步提升治疗技术,提高与国际一流重离子治疗设备竞争力,需要不断地开展重离子治疗新技术的研发。安装于治疗现场且位于束流线上的正电子发射断层扫描成像（Positron Emission Tomography,PET）被称为在束PET（in-beam PET,ibPET）,作为重离子治癌装置中的关键探测器,实现在重离子治疗肿瘤时对入射束流定位及剂量的实时、快速、准确的影像监测,从而确保病人的安全及治疗方案的准确实施。影响ibPET成像系统性能的因素主要包括探测器性能、读出电子学分辨率和图像重建算法的优劣。其中读出电子学起到决定性作用,本文目的是设计一种高精度、结构简单、性能优异、架构合理的电子学电路用来处理探测器输出信号。其主要由数据获取单元（Data Acquisition Unit,DAQU）电子学、符合处理单元（Coincidence Processing Unit,CPU）电子学和时钟同步单元电子学（Clock and Synchronization Unit,CSU）组成,系统的核心功能部分是数据获取单元DAQU。本文基于重离子治癌装置的ibPET成像系统应用需求,主要设计实现了读出电子学系统中的核心电子学DAQU。探测器输出的电荷和时间信号馈入DAQU中完成击中事例的能量、位置和时间信息的测量。本文研究了高精度的电荷和时间测量技术保证测量精度;基于现场可编程逻辑阵列（Field Program Gate Array,FPGA）设计实现了相应的逻辑功能和处理算法,设计实现了时间数字转换模块（Time to Digital Converter,TDC）。DAQU电子学包括前端预处理单元（Preprocessing Unit,PPU）和数据处理单元（Data Processing Unit,DPU）。电荷测量采用反相放大、滤波成形、模拟数字转换（Analog to Digital Converter,ADC）技术结合积分面积算法实现;时间测量使用快放大、前沿甄别结合时间-数字变换（TDC）技术实现。基于以上研究基础,成功研制了DAQU电子学并进行了相应的测试验证工作。电荷测量固有分辨与时间测量精度分别优于5.5‰半高全宽（FWHM）和300 ps FWHM,结果表明电子学本征性能好于应用需求。随后联合探测器组成探测系统,利用22Na源进行了系统级的测试,结果表明整个系统的能量分辨为14%FWHM@511 KeV,且符合测量时间分辨优于1.12 ns。Flood Map统计图显示良好的位置鉴别能力,可以清楚的区分开LYSO晶体阵列探测器中484个晶体。DAQU电子学功能和性能均满足应用需求。
王淑文[9]（2020）在《PandaX-nT暗物质直接探测实验读出电子学系统研究》文中研究说明现代天文学通过星系旋转曲线、引力透镜效应和宇宙微波背景辐射等证实暗物质是存在的,并且暗物质占整个宇宙的26.8%左右。但是人们至今仍没有直接探测到暗物质粒子,因此对暗物质的探究成为当今物理学的重要课题之一。探寻暗物质主要有三种方法:基于对撞机“创造”出暗物质粒子、间接探测和直接探测。直接探测主要是通过探测暗物质粒子与探测器中的物质发生相互作用产生的信号,从而直接探测暗物质粒子性质。目前国际上展开了众多的暗物质直接探测实验,例如XENON实验、LUX实验、XMASS实验等。这些实验也正在向着不断提高暗物质探测灵敏度的方向升级。我国也在积极开展暗物质直接探测实验,由上海交通大学主导,国内多个大学和研究所共同合作的PandaX实验正是其中之一。现阶段,PandaX-Ⅰ和PandaX-Ⅱ已经完成其使命,PandaX-nT的升级工作正在紧张的展开中。为了进一步提高暗物质探测的灵敏度,获取更高精度的WIMP粒子反应排除截面,PandaX-nT的升级正向着吨量级的靶物质、低本底和不同的本底甄别算法方向升级。通道数的增加,需要高速高精度的波形采样,以及由此产生的数据传输等问题,都对读出电子学提出了进一步的需求。本论文的主要工作是针对PandaX-nT的升级,提出并设计实现了一套原型读出电子学系统。原型读出电子学系统包括前置放大模块、波形数字化模块和时钟触发模块。前置放大模块可以实现对PandaX-nT中PMT输出信号的10倍增益放大和直流偏置调节。波形数字化模块主要集成了 8通道1GS/s采样率、14bit分辨率的ADC,可实现对8路前放信号进行波形数字化;与此同时,波形数字化模块采用千兆以太网接口与数据服务器进行数据交换,基于TCP的可靠协议传输,传输速率达到600Mbps;波形数字化模块还设计并实现了基于UDP协议的万兆以太网接口,留作后续升级使用。时钟触发模块主要用于给波形数字化模块提供同步时钟和触发信号,时钟触发模块和波形数字化模块之间通过光纤接口进行数据交换。本论文还对原型电子学系统关键部分的性能进行了测试。主要包括对前置放大模块的带宽和增益进行了测试;对波形数字化模块的各项性能,例如DNL、INL、ENOB等进行了测试;对数据传输部分,包括以太网和光纤接口进行了测试;以及对波形数字化模块不同通道间的同步性能也进行了测试。测试结果表明,原型电子学的性能指标符合预期。最后,原型电子学系统还与PandaX-Ⅱ探测器进行了联调测试,主要包括PMT增益测试和氡气放射源测试。氡气放射源测试结果表明原型电子学系统能够很好的区分核反冲和电子反冲事例。原型电子学系统的基本功能得到了成功验证。
叶润[10]（2020）在《高性能正电子湮没谱仪的研制及AlN薄膜的缺陷与磁性研究》文中认为作为反物质世界的一颗璀璨明珠,正电子（电子的反粒子）,因其对电子异常灵敏的特性而被用于研究材料的微观结构。在Anderson发现正电子后,以正电子物理为基础的正电子湮没谱学逐渐建立起来。正电子湮没谱学技术主要包括三大基本技术:正电子湮没寿命谱（PALS）、多普勒展宽谱（DBS）、湮没辐射角关联（ACAR）。基于正电子湮没寿命谱和多普勒展宽谱,近30年来又发展了正电子寿命-动量关联（AMOC）技术。谱仪技术与材料微结构表征是正电子湮没谱学实验领域的两条主线,二者相辅相成,共同发展。谱仪技术的发展将正电子湮没谱学扩展到更多的材料表征中;新材料的表征又对谱仪技术提出新的要求,推动谱仪技术向着性能更高的方向发展。本文立足于谱仪技术和材料表征这两条线,从设计搭建高效率的寿命-动量关联谱仪、发展新型数字化寿命谱仪和正电子湮没谱学在稀磁半导体中的应用三个方面开展研究工作。主要研究内容如下:（1）在正电子寿命-动量关联技术方面,我们设计并搭建了一套高效率的γγΔEγ符合型AMOC谱仪。在探测器选型、几何配置、信号符合方式以及数据采集等方面进行了全面优化。选择井型闪烁体探测1.275 MeV的γ射线,以提高其探测效率。Geant4模拟确定闪烁体的尺寸及整体的探测器配置。信号符合上,采用软件符合代替硬件符合。在数据采集上,使用PCI9820采集卡特有的双缓冲连续采集模式,提高采集效率。最终搭建了一套计数率高达180 cps,时间分辨280 ps的AMOC谱仪,计数率比传统的提高了一倍以上。（2）在正电子湮没寿命谱方面,我们利用数字示波器和闪烁探测器搭建了一套数字化正电子湮没寿命谱仪。我们研究了 BaF2-H6610探测器的符合时间分辨。通过调节多个参数:探测器高压、示波器采样率以及恒比定时系数等,优化了探测器的时间响应,获得了非常好的符合时间分辨:对于0.511 MeV湮没γ射线和60Co级联辐射γ射线分别为162 ps和108 ps。在此基础上,我们开发了一套数字化正电子湮没寿命谱仪,时间分辨约为130ps,性能上优于国际上大多数的数字化寿命谱仪。（3）在正电子湮没谱学的应用方面,我们将慢正电子束多普勒展宽谱应用于AlN稀磁半导体的缺陷表征。通过离子注入的方式制备了 C掺杂的AlN薄膜（AlN:C）。磁性结果表明AlN:C薄膜具有室温铁磁性。通过XRD、拉曼光谱、XPS以及DBS实验,发现AlN:C薄膜中存在Al空位相关缺陷。同时对AlN:C的缺陷结构进行第一性原理计算,发现间隙C原子和Al缺陷的复合体（Ci-VAl）具有最低的形成能,因而,揭示了 AlN:C薄膜中的铁磁性主要源于Ci-VAl。
二、复合晶体探测器中数字化波形甄别器的设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、复合晶体探测器中数字化波形甄别器的设计（论文提纲范文）
（1）粒子探测用闪烁材料（LYSO,GAGG）的闪烁性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 粒子探测的发展 |
| 1.2 核探测用闪烁体 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.4 论文内容及结构 |
| 第二章 粒子探测原理与测试方法 |
| 2.1 粒子与物质的相互作用 |
| 2.1.1 γ射线与物质的相互作用 |
| 2.1.2 中子与物质的相互作用 |
| 2.1.3 粒子探测的基本原理 |
| 2.2 闪烁材料物理特性 |
| 2.2.1 发射光谱 |
| 2.2.2 透过率 |
| 2.2.3 能量分辨率与光输出 |
| 2.2.4 衰减时间 |
| 2.2.5 余辉时间 |
| 2.2.6 符合时间分辨 |
| 2.2.7 典型无机闪烁体的特征参数 |
| 2.3 光电探测器件 |
| 2.3.1 光电倍增管 |
| 2.3.2 硅光电倍增管 |
| 2.4 数据获取系统 |
| 2.4.1 NIM+VME系统 |
| 2.4.2 波形采样系统 |
| 第三章 闪烁体的发光特性研究 |
| 3.1 发射光谱 |
| 3.1.1 实验装置建造 |
| 3.1.2 LYSO:Ce的发射光谱 |
| 3.1.3 GAGG:Ce的发射光谱 |
| 3.2 透过率曲线 |
| 3.2.1 实验装置建造 |
| 3.2.2 LYSO:Ce的透过光谱 |
| 3.2.3 GAGG:Ce的透过光谱 |
| 3.3 光输出 |
| 3.3.1 实验装置建造 |
| 3.3.2 闪烁体的能量线性 |
| 3.3.3 LYSO:Ce的光输出 |
| 3.3.4 GAGG:Ce的光输出 |
| 3.4 能量分辨率 |
| 3.4.1 实验装置建造 |
| 3.4.2 LYSO:Ce的能量分辨率 |
| 3.4.3 GAGG:Ce的能量分辨率 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 闪烁体的时间特性研究 |
| 4.1 衰减时间 |
| 4.1.1 实验装置建造 |
| 4.1.2 LYSO:Ce的衰减时间 |
| 4.1.3 GAGG:Ce的衰减时间 |
| 4.2 余辉时间 |
| 4.2.1 实验装置建造 |
| 4.2.2 GAGG:Ce的余辉时间 |
| 4.2.3 实验装置的改良 |
| 4.3 符合时间分辨 |
| 4.3.1 实验装置建造 |
| 4.3.2 电压优化 |
| 4.3.3 能谱测量与事例挑选 |
| 4.3.4 定时优化 |
| 4.3.5 基于快速PMT的符合时间分辨 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 中子测试实验 |
| 5.1 实验装置建造 |
| 5.1.1 放射源实验装置建造 |
| 5.1.2 束流实验装置建造 |
| 5.2 CLYC的中子测试结果 |
| 5.2.1 CLYC的放射源实验结果 |
| 5.2.2 CLYC的中子束流实验结果 |
| 5.3 GAGG:Ce的中子测试结果 |
| 5.3.1 GAGG:Ce的放射源实验结果 |
| 5.3.2 GAGG:Ce的中子束流实验结果 |
| 5.3.3 GAGG:Ce复合闪烁体的测试结果 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 深海探测 |
| 1.1.1 深海探测研究背景 |
| 1.1.2 深海探测意义 |
| 1.2 深海伽马辐射探测 |
| 1.2.1 深海伽马辐射探测研究现状 |
| 1.2.2 海水环境中的放射性核素 |
| 1.2.3 深海伽马辐射探测的意义 |
| 1.3 深海伽马辐射探测的方式 |
| 1.3.1 非原位探测 |
| 1.3.2 原位探测 |
| 1.4 本论文的研究内容和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 高分辨率型伽马辐射探测谱仪研究 |
| 2.1 半导体型伽马谱仪概述 |
| 2.1.1 半导体伽马探测的原理 |
| 2.1.2 碲锌镉探测器仿真研究 |
| 2.2 半导体型伽马谱仪电子学硬件设计 |
| 2.2.1 总体框架设计 |
| 2.2.2 具体电路设计与实现 |
| 2.3 半导体型伽马谱仪软件设计 |
| 2.3.1 FPGA逻辑设计 |
| 2.3.2 软硬件通信协议与数据采集软件 |
| 2.3.3 工作方式 |
| 2.4 半导体型伽马谱仪结构设计 |
| 2.4.1 内芯结构设计 |
| 2.4.2 外壳机构设计 |
| 2.5 谱仪测试 |
| 2.5.1 电子学测试 |
| 2.5.2 谱仪系统测试 |
| 2.5.3 外壳水压试验 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 高效率型伽马辐射探测谱仪研究 |
| 3.1 闪烁晶体型伽马谱仪概述 |
| 3.1.1 闪烁晶体伽马探测背景 |
| 3.1.2 闪烁晶体的选择与对比 |
| 3.1.3 闪烁晶体探测器仿真研究 |
| 3.2 光电转换器的研究 |
| 3.2.1 光电倍增管 |
| 3.2.2 雪崩光电二极管 |
| 3.3 闪烁晶体型伽马谱仪电子学硬件设计 |
| 3.3.1 闪烁晶体和PMT的电子学设计 |
| 3.3.2 闪烁晶体和APD的电子学设计 |
| 3.4 闪烁晶体型伽马谱仪软件设计 |
| 3.4.1 波形数字化方案FPGA逻辑设计 |
| 3.4.2 CSA方案FPGA逻辑设计 |
| 3.5 闪烁晶体型伽马谱仪结构设计 |
| 3.5.1 闪烁晶体耦合PMT的结构设计 |
| 3.5.2 闪烁晶体耦合APD的结构设计 |
| 3.6 闪烁晶体型伽马谱仪测试 |
| 3.6.1 电子学测试 |
| 3.6.2 谱仪系统测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 深海伽马辐射探测谱仪环境实验 |
| 4.1 谱仪标定 |
| 4.1.1 谱仪能量标定 |
| 4.1.2 谱仪辐射剂量率标定 |
| 4.2 海水模拟实验 |
| 4.2.1 温度实验 |
| 4.2.2 水体阻挡实验 |
| 4.3 海试实验 |
| 4.3.1 海底岩石样品测试 |
| 4.3.2 下水海试 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）手足表面α、β污染检测仪的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 α、β粒子甄别基本原理 |
| 2.1 α、β粒子特性 |
| 2.1.1 α粒子特性 |
| 2.1.2 β粒子特性 |
| 2.2 探测器工作原理 |
| 2.2.1 气体探测器 |
| 2.2.2 闪烁体探测器 |
| 2.2.3 半导体探测器 |
| 2.3 α、β粒子常规甄别方法 |
| 2.3.1 幅度法 |
| 2.3.2 脉冲宽度法 |
| 2.4 α、β粒子数字化甄别方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 手足表面α、β污染检测仪系统硬件设计 |
| 3.1 α、β污染检测系统组成 |
| 3.2 复合探测器结构 |
| 3.3 电源模块 |
| 3.3.1 模拟电源 |
| 3.3.2 数字电源 |
| 3.3.3 高压电源 |
| 3.4 模拟信号调理电路 |
| 3.4.1 电荷灵敏前置放大电路 |
| 3.4.2 直流基线调节 |
| 3.5 数字信号电路设计 |
| 3.5.1 AD转换电路 |
| 3.5.2 数字信号处理电路 |
| 3.5.3 FPGA配置电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 手足表面α、β污染检测仪程序设计 |
| 4.1 主要功能 |
| 4.2 α、β射线甄别算法研究 |
| 4.3 检测系统自检功能 |
| 4.3.1 通信自检 |
| 4.3.2 探测器自检 |
| 4.3.3 手足表面α、β污染检测 |
| 4.3.4 检测结果分析 |
| 4.4 检测系统调试 |
| 4.4.1 参数设置 |
| 4.4.2 在线调试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证与分析 |
| 5.1 本底测量实验 |
| 5.2 α、β射线甄别 |
| 5.3 探测效率与串道比实验 |
| 5.3.1 探测效率实验 |
| 5.3.2 串道比实验 |
| 5.4 最低探测下限实验 |
| 5.5 窄方形滤波器宽度对甄别效果的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附件 |
| 作者攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）基于数字化脉冲处理器的α/β射线甄别方法研究（论文提纲范文）
| 1 理论 |
| 2 实验 |
| 3 结论 |
（5）低能D-D/D-Be反应加速器中子源的能谱测量及特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 中子源类型及特点综述 |
| 1.1.1 反应堆中子源 |
| 1.1.2 同位素中子源 |
| 1.1.3 加速器中子源 |
| 1.2 兰州大学中子发生器研究与应用进展及对中子能谱测量的需求 |
| 1.2.1 兰州大学中子发生器研究与应用进展 |
| 1.2.2 D-D/D-T中子发生器中子能谱理论研究及实验测量的需求 |
| 1.2.3 基于低能D-Be反应中子能谱研究的意义 |
| 1.3 中子探测方法综述 |
| 1.3.1 核反冲法 |
| 1.3.2 核反应法 |
| 1.3.3 核裂变法 |
| 1.3.4 核活化法 |
| 1.4 中子能谱测量方法及研究现状综述 |
| 1.4.1 中子飞行时间法 |
| 1.4.2 核反冲法 |
| 1.4.3 阈探测器法 |
| 1.4.4 核反应法 |
| 1.4.5 Bonner球法 |
| 1.5 论文主要研究内容及结构 |
| 第二章 反冲质子法中子能谱测量理论与反演算法研究 |
| 2.1 核反冲法中子能谱测量基本原理 |
| 2.2 反冲质子能谱直接法中子能谱测量方法简介 |
| 2.3 基于液体闪烁体探测器的中子能谱测量系统及原理 |
| 2.3.1 液体闪烁体探测器的发光机理 |
| 2.3.2 液体闪烁体探测器系统结构及中子能谱测量原理 |
| 2.4 EJ309 液体闪烁体探测器的中子响应函数模拟研究 |
| 2.4.1 用于液体闪烁体探测器响应函数模拟的蒙特卡罗程序综述 |
| 2.4.2 EJ309 液体闪烁体探测器的光输出曲线 |
| 2.4.3 EJ309 液体闪烁体探测器的响应函数模拟研究 |
| 2.4.4 响应函数的可靠性验证 |
| 2.5 中子能谱反演算法研究 |
| 2.5.1 中子能谱反演理论基础 |
| 2.5.2 GRAVEL中子能谱反演算法 |
| 2.5.3 MLEM中子能谱反演算法 |
| 2.6 反演的中子能谱准确性评价准则 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 反冲质子法低能D-D/D-Be中子能谱实验测量研究 |
| 3.1 EJ309 液体闪烁体探测器及实验刻度 |
| 3.1.1 EJ309 液体闪烁体探测器简介 |
| 3.1.2 EJ309 液体闪烁体探测器系统的能量和能量分辨率刻度 |
| 3.1.3 EJ309 探测器系统刻度的可靠性模拟检验 |
| 3.2 EJ309 液体闪烁体探测器响应矩阵研究 |
| 3.3 EJ309 探测器系统中子能谱测量方法可行性的模拟检验 |
| 3.3.1 单能中子能谱的反演模拟检验 |
| 3.3.2 多峰中子源能谱的反演模拟检验 |
| 3.3.3 同位素中子源能谱的反演模拟检验 |
| 3.4 基于EJ309 探测器系统的低能D-D中子能谱实验测量 |
| 3.4.1 紧凑型中子发生器简介 |
| 3.4.2 EJ309 探测器能谱测量系统及实验布局 |
| 3.4.3 中子-γ甄别及D-D中子响应谱获取 |
| 3.4.4 D-D中子能谱反演结果及讨论 |
| 3.5 基于EJ309 探测器系统的低能D-Be中子能谱初步测量 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 飞行时间法中子能谱测量理论及数据处理方法 |
| 4.1 飞行时间(TOF)法中子能谱测量的相关理论 |
| 4.2 中子飞行时间谱仪简介 |
| 4.2.1 伴随粒子型中子飞行时间谱仪 |
| 4.2.2 双闪烁体中子飞行时间谱仪 |
| 4.2.3 脉冲束中子飞行时间谱仪 |
| 4.3 中子飞行时间谱仪的原理及刻度方法 |
| 4.3.1 基于脉冲化中子发生器的中子飞行时间谱仪的结构及原理 |
| 4.3.2 中子飞行时间谱仪的刻度 |
| 4.4 中子飞行时间谱的零时刻确定 |
| 4.4.1 利用伽马射线的计数峰刻度法 |
| 4.4.2 利用弹性散射中子计数峰刻度法 |
| 4.5 中子的飞行时间和能量确定 |
| 4.6 中子飞行时间谱仪的能量分辨率 |
| 4.7 中子飞行时间谱和能谱的检验方法 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 飞行时间法低能~9Be(d,n)~(10)B反应中子能谱测量及中子源特性研究 |
| 5.1 低能~9Be(d,n)~(10)B反应中子能谱测量的实验布局及电子学 |
| 5.1.1 实验布局 |
| 5.1.2 中子飞行时间谱仪的数据获取系统 |
| 5.1.3 BC501A液体闪烁体探测器的中子探测效率 |
| 5.2 ~9Be(d,n)~(10)B反应中子飞行时间谱数据 |
| 5.2.1 低能~9Be(d,n)~(10)B反应的特征中子能量理论计算 |
| 5.2.2 中子-伽马信号甄别 |
| 5.2.3 低能~9Be(d,n)~(10)B反应中子的飞行时间谱测量 |
| 5.3 TOF法低能~9Be(d,n)~(10)B反应中子能谱测量结果及讨论 |
| 5.3.1 中子飞行时间谱到中子能谱的转换 |
| 5.3.2 铍靶上D(d,n)~3He反应中子的扣除及~9Be(d,n)~(10)B各反应道分支比初步分析 |
| 5.3.3 限束光阑上D(d,n)~3He中子扣除及~9Be(d,n)~(10)B各反应道分支比进一步分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 下一步工作的展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间的科研成果 |
| 致谢 |
（6）气体探测器前端读出ASIC芯片设计及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 论文研究的背景 |
| 1.2 论文研究内容 |
| 第2章 气体探测器与专用集成电路芯片 |
| 2.1 气体探测器发展 |
| 2.2 气体探测器的分类 |
| 2.2.1 正比计数器 |
| 2.2.2 多丝正比室 |
| 2.2.3 微结构气体探测器 |
| 2.2.4 时间投影室 |
| 2.3 专用集成电路 |
| 2.3.1 专用集成电路的分类 |
| 2.3.2 核电子学中ASIC的特点 |
| 2.4 国内外应用于GEM-TPC的 ASIC实例 |
| 2.4.1 AGET |
| 2.4.2 CASAGEM |
| 2.4.3 SAMPA |
| 2.4.4 总结 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 读出电路理论分析 |
| 3.1 探测器电路等效分析 |
| 3.1.1 探测器的信号 |
| 3.1.2 信号的极性 |
| 3.1.3 探测器的空间分辨 |
| 3.1.4 漏电流 |
| 3.1.5 探测器等效电路 |
| 3.1.6 探测器噪声 |
| 3.2 前放电路等效分析 |
| 3.2.1 前放电路分析 |
| 3.2.2 前放噪声分析 |
| 3.3 主放电路等效分析 |
| 3.3.1 主放电路分析 |
| 3.3.2 主放噪声性能分析 |
| 3.4 峰保持电路 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 前端专用集成电路ASIC芯片的设计 |
| 4.1 芯片设计目标及考虑 |
| 4.2 芯片整体结构框图 |
| 4.3 ASIC芯片设计工艺、流程、工具和仿真介绍 |
| 4.3.1 工艺 |
| 4.3.2 ASIC设计流程与工具 |
| 4.3.3 ASIC芯片的设计仿真 |
| 4.4 芯片中MOS管的参数计算方法 |
| 4.5 前放模块电路设计 |
| 4.5.1 电阻反馈CSA电路的设计 |
| 4.5.2 电阻反馈CSA前放电路的仿真 |
| 4.5.3 漏电流吸收前放OTACSA的设计 |
| 4.5.4 漏电流结构前放OTACSA的仿真 |
| 4.6 主放模块电路设计 |
| 4.6.1 极零相消设计 |
| 4.6.2 低通滤波器设计 |
| 4.6.3 主放电路仿真结果 |
| 4.6.4 电容放大主放shaper Cap电路的设计仿真 |
| 4.7 其它模块电路设计 |
| 4.7.1 峰保持电路设计 |
| 4.7.2 甄别器设计 |
| 4.7.3 参考源设计 |
| 4.7.4 寄存器链路 |
| 4.8 原理设计总结 |
| 4.9 根据工艺优化版图设计 |
| 4.10 单元版图设计 |
| 4.11 芯片级版图设计及后仿真 |
| 4.12 版图设计总结 |
| 4.13 ASIC芯片的封装 |
| 4.14 芯片测试PCB设计 |
| 4.15 实验室测试 |
| 4.15.1 静态测试 |
| 4.15.2 线性测试 |
| 4.15.3 噪声测试 |
| 4.15.4 幅度分辨测试 |
| 4.15.5 串扰测试 |
| 4.15.6 计数率测试 |
| 4.15.7 实验室测试总结 |
| 4.16 探测器联合测试 |
| 4.16.1 CSA+shaper与 MWDC探测器激光源联合测试 |
| 4.16.2 OTACSA+shaper2与MWDC探测器激光源联合测试 |
| 4.16.3 OTACSA+shaper2与MWDC探测器、~(55)Fe源联合测试 |
| 4.17 与GEM-TPC及55Fe源联合测试 |
| 4.18 Shaper与 La Br3 探头及Na22 源联合测试 |
| 4.19 测试总结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航空伽马能谱仪研究路径与现状 |
| 1.2.2 航空伽马能谱仪电子线路单元研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4 主要研究成果与创新点 |
| 第2章 高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器设计 |
| 2.1 阵列航空伽马能谱探测器设计依据 |
| 2.1.1 地-空界面伽马能谱分布 |
| 2.1.2 辐射体上空伽马射线注量率 |
| 2.1.3 高能量分辨率伽马射线探测器性能分析 |
| 2.1.4 航空伽马能谱测量最低可探测活度 |
| 2.2 阵列航空伽马能谱探测器设计与实现 |
| 2.2.1 溴化铈晶体生长、封装 |
| 2.2.2 光电倍增管的选型 |
| 2.2.3 高压电源设计 |
| 2.2.4 前置读出电路设计 |
| 2.3 闪烁计数器性能测试 |
| 2.3.1 震动测试 |
| 2.3.2 电磁兼容性测试 |
| 2.3.3 高低温测试 |
| 2.3.4 溴化铈/溴化镧闪烁计数器能量分辨率测试 |
| 2.4 基于阵列探测器的航空伽马能谱探头设计 |
| 2.4.1 混合谱合成技术 |
| 2.4.2 探测器阵列的几何结构设计 |
| 2.4.3 伽马能谱探头机械结构设计 |
| 第3章 多参数核脉冲信号处理技术研究 |
| 3.1 粒子模式多参数核脉冲处理技术 |
| 3.2 脉冲信号时间信息提取技术 |
| 3.2.1 高精度时间信息提取理论原理 |
| 3.2.2 高精度时间提取电路设计 |
| 3.2.3 高精度时间提取电路性能测试 |
| 3.2.4 数字时间提取算法设计 |
| 3.3 高精度数字脉冲幅度提取技术 |
| 3.3.1 数字极零相消器 |
| 3.3.2 数字滤波成形器 |
| 第4章 64通道多参数伽马能谱采集技术与实现 |
| 4.1 64通道DMCA阵列设计 |
| 4.1.1 DMCA电路设计 |
| 4.1.2 DMCA算法实现 |
| 4.2 主控制器设计 |
| 4.2.1 FPGA与 ARM控制器电路设计 |
| 4.2.2 时钟同步与触发电路设计 |
| 4.2.3 高速通信电路设计 |
| 4.3 电源转换电路设计 |
| 4.4 反康增峰技术 |
| 4.4.1 反康增峰原理及实现 |
| 4.4.2 反康增峰测试结果 |
| 4.5 ~(241)Am源低能伽马射线稳谱技术 |
| 4.6 多通道伽马能谱采集器性能测试 |
| 4.6.1 四通道DMCA性能测试 |
| 4.6.2 主控制器性能测试 |
| 第5章 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统软件设计与实现 |
| 5.1 系统软件总体设计 |
| 5.2 系统软件各功能介绍 |
| 第6章 高分辨阵列航空伽马能谱仪测试与初步应用 |
| 6.1 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统构成 |
| 6.2 系统静态测试 |
| 6.2.1 系统分辨率测试 |
| 6.2.2 系统稳定性及谱漂测试 |
| 6.3 系统动态飞行实验 |
| 6.3.1 系统本底测量 |
| 6.3.2 系统高度校准测试 |
| 6.3.3 重复测线测量及早晚校 |
| 6.4 系统初步应用 |
| 6.4.1 测量系统及实测数据 |
| 6.4.2 试验区应用效果 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（8）用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 重离子放射治疗技术 |
| 1.1.1 重离子放射治疗优势 |
| 1.1.1.1 重离子放疗的物理学优势 |
| 1.1.1.2 重离子放疗的生物学优势 |
| 1.1.2 国内外重离子放射治疗发展 |
| 1.1.2.1 国外重离子放疗发展 |
| 1.1.2.2 国内重离子放疗发展 |
| 1.2 重离子放疗在线影像实时监测技术发展 |
| 1.2.1 重离子放疗特点与PET影像监测原理 |
| 1.2.2 PET在重离子放疗中的发展 |
| 1.2.3 in-beam PET的优势 |
| 1.3 在束PET系统 |
| 1.3.1 in-beam PET的研究意义 |
| 1.3.2 in-beam PET的结构组成 |
| 1.3.2.1 闪烁晶体 |
| 1.3.2.2 光电转换器件 |
| 1.3.2.3 图像重建算法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 在束PET的电子学系统 |
| 2.1 电荷测量技术 |
| 2.1.1 波形数字化方法 |
| 2.1.2 电荷时间变换方法 |
| 2.1.3 滤波成形+ADC方法 |
| 2.2 时间测量技术 |
| 2.2.1 定时甄别技术 |
| 2.2.1.1 前沿定时 |
| 2.2.1.2 过零定时 |
| 2.2.1.3 恒比定时 |
| 2.2.1.4 其他定时甄别技术 |
| 2.2.2 TDC技术 |
| 2.2.2.1 “粗”时间测量 |
| 2.2.2.2 “细”时间测量 |
| 2.2.2.3 FPGA-TDC技术 |
| 2.3 在束PET读出电子学系统调研 |
| 2.3.1 基于PMT的读出电子学方法 |
| 2.3.2 基于APD的读出电子学方法 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 在束PET数据获取单元电子学的硬件设计 |
| 3.1 在束PET成像系统整体结构 |
| 3.1.1 探测器 |
| 3.1.2 电子学整体结构 |
| 3.2 数据获取单元的性能指标 |
| 3.3 数据获取单元输入信号的特征 |
| 3.4 数据获取单元的原理设计 |
| 3.5 预处理单元 |
| 3.5.1 电荷测量电路 |
| 3.5.1.1 输入级 |
| 3.5.1.2 滤波成形 |
| 3.5.1.3 模拟数字转换电路 |
| 3.5.2 时间测量电路 |
| 3.5.2.1 快放大电路 |
| 3.5.2.2 前沿定时甄别+电平转换 |
| 3.6 数据处理单元 |
| 3.6.1 时钟和同步电路 |
| 3.6.2 接口电路 |
| 3.6.3 电源电路 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 FPGA逻辑功能设计 |
| 4.1 逻辑整体框架 |
| 4.2 数据同步与组帧逻辑 |
| 4.3 积分面积算法逻辑 |
| 4.4 时间数字变换的实现 |
| 4.5 电荷与时间数据处理及在线修正 |
| 4.5.1 常规监测模式 |
| 4.5.1.1 位置和能量计算 |
| 4.5.1.2 时间修正 |
| 4.5.1.3 能量修正 |
| 4.5.1.4 令牌环读出 |
| 4.5.2 Flood Map统计+能谱测量 |
| 4.6 基于光纤的数据传输接口设计 |
| 4.7 基于USB2.0的接口设计 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 数据获取单元电子学系统测试 |
| 5.1 实验室电子学测试 |
| 5.1.1 电子学测试平台 |
| 5.1.2 能量链电路评估 |
| 5.1.2.1 ADC采样波形 |
| 5.1.2.2 电荷测量精度 |
| 5.1.2.3 噪声及线性指标 |
| 5.1.3 时间链电路评估 |
| 5.1.3.1 测试平台搭建 |
| 5.1.3.2 时间测量精度 |
| 5.2 探测系统测试验证 |
| 5.2.1 探测系统实验平台 |
| 5.2.2 Flood Map统计 |
| 5.2.3 能谱统计 |
| 5.2.4 时间精度 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）PandaX-nT暗物质直接探测实验读出电子学系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 暗物质存在的证据 |
| 1.1.1 星系旋转曲线 |
| 1.1.2 引力透镜效应 |
| 1.1.3 宇宙微波背景辐射 |
| 1.2 暗物质粒子候选者 |
| 1.2.1 轴子 |
| 1.2.2 惰性中微子 |
| 1.2.3 大质量弱相互作用粒子 |
| 1.3 暗物质探测方法 |
| 1.3.1 对撞机实验 |
| 1.3.2 间接探测 |
| 1.3.3 直接探测 |
| 1.4 基于两相型液氙时间投影室的暗物质直接探测技术 |
| 1.4.1 液氙性质 |
| 1.4.2 氙的光电特性 |
| 1.4.3 两相型氙时间投影室的探测原理 |
| 1.4.4 本底事例甄别技术 |
| 1.5 本论文研究内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 基于氙探测器的暗物质探测现状与发展趋势 |
| 2.1 国外相关实验调研 |
| 2.1.1 XENON实验 |
| 2.1.2 LUX实验 |
| 2.1.3 LZ实验 |
| 2.1.4 XMASS实验 |
| 2.2 国内相关实验调研 |
| 2.2.1 PandaX-Ⅰ暗物质直接探测实验 |
| 2.2.2 PandaX-Ⅱ暗物质直接探测实验 |
| 2.3 基于氙的暗物质探测实验的发展趋势 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 PandaX-nT探测器电子学方案设计 |
| 3.1 PandaX-nT暗物质直接探测实验 |
| 3.2 探测器电子学需求分析 |
| 3.2.1 波形数字化采样率分析 |
| 3.2.2 波形数字化方案分析 |
| 3.2.3 ADC量化精度分析 |
| 3.2.4 数据传输带宽分析 |
| 3.3 原型电子学方案设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 PandaX-nT原型电子学设计实现 |
| 4.1 前置放大模块 |
| 4.2 波形数字化模块 |
| 4.2.1 波形数字化模块结构框图 |
| 4.2.2 模拟前端电路设计 |
| 4.2.3 波形数字化模块设计 |
| 4.2.4 同步时钟设计 |
| 4.2.5 FPGA控制设计 |
| 4.2.6 数据传输设计 |
| 4.2.7 电源方案设计 |
| 4.3 时钟触发模块 |
| 4.3.1 时钟触发模块设计 |
| 4.3.2 触发方案设计 |
| 4.4 原型电子学测试 |
| 4.4.1 前置放大模块性能测试 |
| 4.4.2 波形数字化模块性能测试 |
| 4.4.3 数据传输性能测试 |
| 4.4.4 通道间的同步性测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 原型电子学与PandaX-Ⅱ探测器的联调测试 |
| 5.1 联调平台 |
| 5.2 PMT增益刻度 |
| 5.3 氡气放射源测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（10）高性能正电子湮没谱仪的研制及AlN薄膜的缺陷与磁性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 正电子的基本性质 |
| 1.1.1 正电子的预测与发现 |
| 1.1.2 正电子谱学的发展 |
| 1.1.3 正电子的基本物理属性 |
| 1.2 正电子湮没谱学技术简介 |
| 1.2.1 正电子湮没谱学基本原理 |
| 1.2.2 正电子湮没谱学基本实验技术 |
| 1.2.3 慢正电子束 |
| 1.2.4 正电子湮没谱学的优势 |
| 1.3 总结与本文的研究重点 |
| 第2章 高效率正电子寿命-动量关联谱仪的研制 |
| 2.1 AMOC研究进展 |
| 2.1.1 β~+γΔE_γ符合型AMOC谱仪 |
| 2.1.2 γγΔE_γ符合型AMOC谱仪 |
| 2.2 AMOC谱仪的探测器预研 |
| 2.2.1 HPGe探测器 |
| 2.2.2 闪烁探测器 |
| 2.3 AMOC谱仪的设计 |
| 2.3.1 Geant4简介 |
| 2.3.2 探测器的几何配置比较 |
| 2.3.3 闪烁体的尺寸与品质因子关系的模拟 |
| 2.4 AMOC谱仪的硬件组成 |
| 2.4.1 电子学与逻辑判选 |
| 2.4.2 数据采集系统 |
| 2.5 AMOC谱仪的调试 |
| 2.5.1 寿命谱部分的调试 |
| 2.5.2 能谱部分的调试 |
| 2.5.3 AMOC谱的重建及谱仪性能 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高时间分辨正电子湮没寿命谱仪的研制 |
| 3.1 选题背景 |
| 3.2 实验装置与分析方法 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 分析方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 符合时间分辨 |
| 3.3.2 正电子湮没寿命谱 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 C离子注入的AlN薄膜缺陷与磁性研究 |
| 4.1 选题背景 |
| 4.2 实验与计算方法 |
| 4.2.1 样品制备与处理 |
| 4.2.2 SRIM模拟 |
| 4.2.3 样品的表征 |
| 4.2.4 第一性原理计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 XRD实验 |
| 4.3.2 拉曼光谱实验 |
| 4.3.3 XPS实验 |
| 4.3.4 透射光谱实验 |
| 4.3.5 多普勒展宽谱实验 |
| 4.3.6 磁性实验 |
| 4.3.7 第一性原理计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.1.1 高效率AMOC谱仪的研制 |
| 5.1.2 高时间分辨PAL谱仪的研制 |
| 5.1.3 C离子注入的AlN薄膜缺陷与磁性研究 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 数据采集程序源代码 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、复合晶体探测器中数字化波形甄别器的设计（论文参考文献）
- [1]粒子探测用闪烁材料（LYSO,GAGG）的闪烁性能研究[D]. 郭浩. 北方工业大学, 2021(01)
- [2]深海原位伽马辐射环境探测谱仪研究[D]. 孙振宇. 中国科学技术大学, 2021
- [3]手足表面α、β污染检测仪的研制[D]. 杨万里. 南华大学, 2021
- [4]基于数字化脉冲处理器的α/β射线甄别方法研究[J]. 段再煜,李荐民,胡锐,肖明. 原子能科学技术, 2021(08)
- [5]低能D-D/D-Be反应加速器中子源的能谱测量及特性研究[D]. 张双佼. 兰州大学, 2021(09)
- [6]气体探测器前端读出ASIC芯片设计及关键技术研究[D]. 蒲天磊. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2020(01)
- [7]高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制[D]. 杨寿南. 成都理工大学, 2020
- [8]用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计[D]. 颜俊伟. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2020(01)
- [9]PandaX-nT暗物质直接探测实验读出电子学系统研究[D]. 王淑文. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]高性能正电子湮没谱仪的研制及AlN薄膜的缺陷与磁性研究[D]. 叶润. 中国科学技术大学, 2020
标签：中子和质子论文;