用同步辐射X光源标定光电导探测器新方法研究及其电子学系统的研制

摘要

该文以IIa型金刚石探测器为例进行了门控积分方法研究: 介绍了探测器原理和在同步辐光源上常用的灵敏度标定方法;结合北京电子对撞机(BEPC)的运行特点和北京同步辐射装置(BSRF)上3W1B软X光束线的实验条件, 讨论了在BEPC几种运行模式下探测器输出信号的特点和信噪比,以及对测量系统灵敏的要求;研制了一个包括宽带放大器、门控积分器和可程控延时器的门控积分测量系统;最后通过BSRF上的灵敏度标定实验,检验了门控积分测量系统的性能,指出了需要解决的问题,并提出了关于下一步的实验的设想.该论文工作的特色在于:(1)首次把门控积分方法运用到光电导探测器的灵敏标定中, 代替价格昂贵的示波器,克服直流法测量时信号电流和暗电流不能分开的缺点. (2)发展了一套可以在同步辐射软X光站进行精密定时测量的方法,这种方法不仅能用于光电导探测器的门控积分方法标定,也可以应用其它需要定时测量的场合,如调幅相机的动态标定. (3)利用大数据量(N>32k)累中平均的方法,有效提高了信噪比,测量系统的灵敏度达到2.62bit/uV.ns, 这已经超过了用示波器记录形积分的方法所能达到的水平.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

§1.1惯性约束核聚变(ICF)

§1.2 ICF实验诊断

§1.3 ICF实验中的软X射线探测器

§1.4软X射线探测器的灵敏度标定

第二章金刚石光电导探测器的原理及其灵敏度标定常用方法介绍

§2.1 Ⅱa型金刚石光电导探测器的装配和实验测量系统

§2.2金刚石光电导特性的原理

§2.3金刚石探测器在北京同步辐射装置上的直流法标定及遇到的困难

§2.4国外光电导探测器的灵敏度标定

第三章用门控积分方法标定光电导探测器灵敏度的原理

§3.1北京同步辐射装置(BSRF)上3W1B软X光束线上的实验条件

3.1.1北京正负电子对撞机(BEPC)的两种运行模式

3.1.2 BSRF上的3W1B软X光学实验站

3.1.3专用模式下多束团运行时观测光源脉冲结构

3.1.4单束团运行时光源强度的推测

§3.2门控积分方法的可行性

3.2.1金刚石探测器输出信号的直流和脉冲信噪比

3.2.2门控积分方法的基本思想

3.2.3门控积分测量系统灵敏度

§3.3门控积分方法的实验方案和对硬件指标的要求

3.3.1实验方案

3.3.2门控积分器的触发信号

3.3.3高倍宽带放大器

3.3.4门控积分器

第四章硬件实现

§4.1系统概述

§4.2宽带放大器

§4.3可编程延时器

4.3.1可编程延时器原理和结构

4.3.2同步时钟产生电路

4.3.3计数器与控制逻辑电路

4.3.4AD9500的精细延时

4.3.5温漂与晃动测试

§4.4门控积分模块

4.4.1 ERA-3作为阻抗变换放大器

4.4.2高速开门脉冲产生电路

4.4.3高速模拟开关

4.4.4放大和滤波成形电路

4.4.5峰保持器与A/D变换

4.4.6门控积分部分的时序

4.4.7数据采集部分

§4.5软件设计

§4.6系统的电子学性能测试

4.6.1符合曲线测试

4.6.2线性测试

4.6.3系统的灵敏度测试

第五章北京同步辐射装置上的灵敏度标定实验

§5.1测量XRD输出信号

5.2 测量金刚石探测器输出信号

§5.3实验结果的讨论

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间已发表的文章