中图学技术大学 oIBooonuoDDDBDBmDDTEnDEDaEDoBOOID //7 ■口下口1口口T口T口 数字化多道脉冲幅度分析器的研制 报告人黄姗姗 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学技术大学近代物理系 2010年8月17日
数字化多道脉冲幅度分析器的研制 报告人 黄姗姗 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学技术大学 近代物理系 2010年8月17日
/48 ■大学核物理实验的需求分析 ■数字多道脉冲幅度分析器 ■硬件设计 ■算法实现 ■测试结果 ■总结和展望 ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 ◼ 大学核物理实验的需求分析 ◼ 数字多道脉冲幅度分析器 ◼ 硬件设计 ◼ 算法实现 ◼ 测试结果 ◼ 总结和展望
/48 大学核物理实验简介 ■实验内容 ■基础实验:学习实验的基本知识,基本方法等 放射性测量的统计误差(甄别器、定标器) ■长塑料闪烁计数器(甄别器、定标器) ■电流电离室(甄别器、定标器) ■BF3正比计数管(甄别器、定标器) ■GM计数器的性能测量(甄别器、定标器) ■多丝正比室(甄别器、定标器) ■Na(TL)闪烁谱仪(多道分析器) Ge(L)l射线谱仪(多道分析器) ■半导体α探测器和α粒子的能量损失(多道分析器) ■Ⅹ射线吸收和特征谱测量等(多道分析器) ■专业实验:把知识有杋结合,从物理思想寻求解决问题的方法 B-Y符合法测量放射源的活度(多路定标器) 放射性核素半衰期测量 a粒子卢瑟福散射(多道分析器) 康普顿散射(多道分析器) ■穆斯堡尔效应等(多道分析器) ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 大学核物理实验简介 ◼ 实验内容： ◼ 基础实验：学习实验的基本知识，基本方法等 ◼ 放射性测量的统计误差（甄别器、定标器） ◼ 长塑料闪烁计数器（甄别器、定标器） ◼ 电流电离室（甄别器、定标器） ◼ BF3正比计数管（甄别器、定标器） ◼ G-M计数器的性能测量（甄别器、定标器） ◼ 多丝正比室（甄别器、定标器） ◼ NaI(TL)闪烁谱仪（多道分析器） ◼ Ge(Li)γ射线谱仪（多道分析器） ◼ 半导体α探测器和α粒子的能量损失（多道分析器） ◼ X射线吸收和特征谱测量等（多道分析器） ◼ 专业实验：把知识有机结合，从物理思想寻求解决问题的方法 ◼ Β-γ符合法测量放射源的活度（多路定标器） ◼ 放射性核素半衰期测量 ◼ α粒子卢瑟福散射（多道分析器） ◼ 康普顿散射（多道分析器） ◼ 穆斯堡尔效应等（多道分析器）
传统的多道脉冲幅度分析器 ■死时间长,不同的幅度对应的变换时间不同,增 加了测试结果的不确定性 Analog Preamplifier Shaping Linear Pulse Stretcher Amplifier Gate and Peak Detector Detector Baseline Restorer Analog Control to Logic Digital Converter Single Channel Analyzer Histograming Multichannel Analyzer memory ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 传统的多道脉冲幅度分析器 ◼ 死时间长，不同的幅度对应的变换时间不同，增 加了测试结果的不确定性
大学核物理实验系统的硬件结构吧 Nuclear Physics Experiment System Signal Reconfigurable Reconfigurable Detector Hardware Software (Slave Machine) (Master Machine) Signal USB Input Signa / Condition ADC FPGA Data bus Interface Slave machine ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 大学核物理实验系统的硬件结构 Detector Signal Reconfigurable Hardware (Slave Machine) Reconfigurable Software (Master Machine) Nuclear Physics Experiment System Signal Condition ADC USB Interface Slave Machine Input Signal FPGA Data Bus
/48 NEYS ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
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数字寻峰算法 /48 ■寻峰算法 START Samplingvalue High threshold Peakseek enable: Peak te amplingvalue Save to RAm END 数字化多道脉冲幅度分析器数字寻峰逻辑流程图 ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 数字寻峰算法 ◼ 寻峰算法 数字化多道脉冲幅度分析器数字寻峰逻辑流程图 Samplingvalue >=High_threshold? Trigger enable; Peakseek enable; Peak_temp=Samplingvalue N Samplingvaluepeak_temp? Save to RAM Peak_temp= samplingvalue Y Y N START Y END N
阈值判断 /48 ■当采用双阈值做触发判断时可以避免误判问题, 信号大于上阈值时触发寻峰电路,低于下阈时才 能使一个完整的寻峰过程结束 Single threshold o High threshold Low threshold Tr rigger ■减少统计误差,提高系统的抗噪声能力 ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 阈值判断 ◼ 当采用双阈值做触发判断时可以避免误判问题， 信号大于上阈值时触发寻峰电路，低于下阈时才 能使一个完整的寻峰过程结束 ◼ 减少统计误差，提高系统的抗噪声能力 Single_threshold Trigger Trigger High_threshold Low_threshold
数字化多道脉冲幅度分析器 ■堆积判弃 ■探测器输岀信号有可能会岀现峰堆积和尾堆积, 前者导致原谱线计数下降,并使谱形畸变,而后 者会造成谱线展宽,分辨率变差和谱线位移。 ■对于峰堆积,只有在脉冲信号出现频率η以及信号 宽度t较大,即nt>1%的情况下发生 ■在大学核物理实验中发生峰堆积的概率小于1% ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 数字化多道脉冲幅度分析器 ◼ 堆积判弃 ◼ 探测器输出信号有可能会出现峰堆积和尾堆积， 前者导致原谱线计数下降，并使谱形畸变，而后 者会造成谱线展宽，分辨率变差和谱线位移。 ◼ 对于峰堆积，只有在脉冲信号出现频率n以及信号 宽度tw较大，即ntw>1%的情况下发生 ◼ 在大学核物理实验中发生峰堆积的概率小于1%
数字化多道脉冲幅度分析器 ■尾堆积的两种情况: ■堆积后的信号仍然有一个小于下阈值的过程 ■堆积后的信号一直大于下阈值 High threshold Low threshold Trigger Accum flag Peak seek en Ram read write en ◎中图斜学找术大学大学核物理实验平台
大学核物理实验平台 数字化多道脉冲幅度分析器 ◼ 尾堆积的两种情况： ◼ 堆积后的信号仍然有一个小于下阈值的过程 ◼ 堆积后的信号一直大于下阈值 High_threshold Low_threshold Trigger Accum_flag Peak_seek_en Ram_read_write_en a b