空间高能中子探测器数据获取系统设计及调试

摘要

空间高能粒子辐射会对航天器造成辐射损伤，威胁着航天员的健康和生命。随着我国载人航天事业的发展，非常需要对空间高能粒子辐射进行系统而深入的探测研究。数据获取系统是空间粒子探测器系统的重要组成部分，通过对探测器信号处理和数据获取分析可以得到目标粒子入射方向、种类以及能量等特征信息。
　　本论文主要是针对快塑料闪烁体探测器阵列设计搭建了一套基于高速、高分辨率的数字处理器的数据获取系统，并且成功运用于实验测试。详细研究分析了高速数字处理器的工作原理，设计获取系统电子学数据传输链路，完成了系统的硬件搭建以及同步化测量连接。同时，利用FPGA固件对数字信号的处理方法，对数据获取软件进行运行调试，实现系统的数据获取和在线符合测量。
　　本文搭建的数据获取系统通过数字处理器高速采样处理和数据循环缓存的方法，使系统能没有死时间地进行数据获取。通过标准固件获取软件设置数字处理器双边沿采样工作，将波形采样率从1GSPS提高到2GSPS，提高了脉冲波形分析的时间精度，离线处理的定时精度和最小符合时间窗达到0.5ns。本文还实现了在线符合测量，降低了本底触发率和干扰事件数据量，提升了系统的数据传输效率。同时采用事件符合和扣除本底环境的数据处理方法，提高了探测器的能量分辨本领。
　　最后搭建调试获取系统进行数据获取，并对标准固件获取的数据文件进行处理分析，完成了闪烁体探测器的定标。结果表明：论文设计的数据获取系统能够满足快塑料探测器数据获取的要求；EJ-200闪烁体探测器有较好的时间特性，输出脉冲上升时间低于10个ns，探测器对电子的光输出响应在0.662MeV~2.615MeV范围内是线性的。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外发展历史和现状

1.3论文主要研究内容及章节安排

第二章 空间高能粒子探测器信号处理方法

2.1闪烁体探测器信号采集原理

2.2探测器输出信号的基本特征

2.3探测器输出信号处理的基本方法

第三章 基于高速数字处理器的数据获取系统设计

3.1探测器系统数据获取需求

3.2数字化数据获取系统

3.3探测器系统数据传输链路设计

3.4本章小结

第四章 数据获取系统软件调试

4.1 数字处理器FPGA固件

4.2 DPP-PSD数据获取软件调试

4.3 基于标准固件的数据获取软件调试

4.4符合测量实现

4.5本章小结

第五章 快塑料闪烁体探测器定标实验

5.1快塑料闪烁体探测器系统数据获取

5.2数据处理和分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文