CSNS工程GPPD谱仪主探测器读出电子学的研制

作者：陈少佳; 赵豫斌; 曾莉欣; 田兴成; 骆宏; 唐彬; 王修库

来源：核技术, 2019, 42(06): 39-45.

• 通用粉末衍射谱仪
• 核电子学
• 闪烁体探测器
• 专用集成电路
• 现场可编程门阵列

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,GPPD)采用闪烁体探测器作为主探测器。为满足谱仪的设计需求,读出电子学系统要求在实现高达数千通道数据读出的同时,完成高精度的中子探测。基于设计目标,以及进一步提高读出系统的集成度和灵活性,读出电子学系统采用了"子板+母板"的架构。前放子板采用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)实现探测器输出信号的放大、成形、甄别等模拟调理;母板固件采用了多级流水线机制的设计方法,在保证数据并行性和可靠性的同时,进一步减小了数据处理的死时间,实现数据的采集打包、缓存等处理,最终数据通过千兆以太网传到后端数据处理系统,便于数据的分析处理。对设计实现的读出电子学系统的评估测试结果表明:最小时间分辨11 ns,单通道计数率200 K?s-1,各项指标均好于设计目标。目前所有读出电子学单元已部署到GPPD工程现场并长期稳定运行,为谱仪顺利开展实验提供了可靠保证。

• 单位
  核探测与核电子学国家重点实验室; 东莞中子科学中心; 中国科学院高能物理研究所