伽玛暴偏振仪LVDS冷备份测试系统研制

设计了基于FPGA控制的LVDS总线冷备份测试系统,通过实验研究了伽玛暴偏振仪(PO-LAR)数采系统中带有冷备份设计的LVDS总线在不同数据传输速率下的稳定性。测试结果表明数据传输速率在100 Mbps以内带有冷备份设计的LVDS总线是稳定可靠的。为POLAR数采系统中LVDS总线冷备份的设计提供了一种可靠的方案。     

ICCD在三维成像量能器读出系统中的应用

在宇宙线空间探测领域,三维成像量能器具有大几何因子和较强的粒子鉴别能力,因而具有广泛的应用前景。但是与二维量能器相比,其读出路数更多,电子学更复杂。增强电荷耦合器件(Intensified charge-coupled device,ICCD)比传统的光电器件集成度高、体积小、功耗低、发热量低,正适合用于三维成像量能器的大规模读出,改善资源利用率。本工作主要讨论了ICCD在三维成像量能器方案中的应用,介绍了ICCD线性、光强分辨率测试结果以及对串扰进行修正的方法,最后给出使用欧洲核子中心(European Organization for Nuclear Research,CERN)提供的10 GeV电子束进行束流照射实验得到的能量重建结果,初步验证了ICCD用于三维成像量能器读出系统的可行性。     

低阻MCP在直流模式下的线性动态范围

对国产低电阻微通道板（microchannel plate, MCP）在直流模式下的线性动态范围开展了详细研究。利用深紫外光源（低压汞灯）激发蒸镀有金阴极的MCP，获得较宽范围的输入电流，进而测试了与低阻MCP线性动态范围相关的各项参数，包括电阻、增益、传导电流以及最大最小输入电流等。结果表明：降低体电阻能够有效提高MCP的线性动态范围，其最大和最小输入电流之间跨越6个数量级；该低阻MCP在3种不同工作电压下，最大输出电流为传导电流的16%～19%，与国际上高输出技术MCP相比，性能相当，能够应用于相关领域。     

GRM在轨标定探测器的设计和实现

伽马射线监视器（GRM）上搭载的在轨标定探测器（GCD）用于在轨探头的增益控制，对于探测器在轨探测性能的研究具有重要意义。本文对其各部分电子学的原理设计、偏压补偿电路的高低温实验验证及结果分析、投产加工及镶嵌源灌封设计等研制过程进行了描述，对设计中出现的问题加以验证及改进。实验和测试结果表明，探测器的功能正确，且探测效率、峰位漂移变化等性能指标均满足任务要求，从而表明该设计可保证GCD在轨功能的可靠实现。     

GRM复合晶体探测器读出系统设计

针对SVOM卫星中的γ暴监视仪的叠成闪烁体探测器,设计了一套混合信号读出系统,用于获取GRM复合晶体探测器输出电压脉冲幅度与信号宽度,并根据脉冲的宽度对信号进行甄别分类。在系统设计中采用FPGA对系统进行时序控制,使用高速峰值保持电路对复合晶体输出信号进行峰值保持,利用RS232数据接口完成测试系统与PC机的数据交换。测试结果表明,本工作所设计的系统可稳定可靠地实现对复合晶体输出信号的获取与甄别分类。     

伽马暴偏振仪1553B终端设计

设计了基于51系列单片机控制的1553BRT(RemoteTerminal)终端系统,用于伽马暴偏振仪(POLAR)与卫星平台TG-2号之间的科学数据、工程数据以及遥控指令的传输。设计中采用BU-65170芯片作为RT终端系统的1553B协议芯片。通过设计1套基于1553B功能板卡的BC(BusController)模拟器,测试了POLAR1553BRT终端系统的数据通讯功能。测试结果表明,所设计的基于51系列单片机控制的1553BRT终端系统数据通讯稳定可靠。     

核探测器前端电子学线性稳压器设计

根据核探测器前端电子学的特点,改进传统的低压差电压稳压器(Low Drop-Out regulator,LDO)结构,得到对外部电容容值和等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)鲁棒的新型LDO,特别适合于核探测器的前端电子学领域。这一新型LDO结构对负载电容的鲁棒性比较强,而且电压净空低于200 mV,可以提升电源的效率。此外,这一结构电源的负载瞬态恢复时间比较小,小于400 ns,适用于模拟电路和模拟数字混合电路。本设计采用美国IBM公司的130 nm制程互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺,为北京谱议(BESIII)的CGEM(Cylindrical Gas Electron Multipliers)探测器的前端电子学设计做电源供电;并为LHC(Large Hadron Collider)的第三代像素探测器的电源供电做技术储备。     

低阻MCP在直流模式下的线性动态范围

对国产低电阻微通道板（microchannel plate, MCP）在直流模式下的线性动态范围开展了详细研究。利用深紫外光源（低压汞灯）激发蒸镀有金阴极的MCP，获得较宽范围的输入电流，进而测试了与低阻MCP线性动态范围相关的各项参数，包括电阻、增益、传导电流以及最大最小输入电流等。结果表明：降低体电阻能够有效提高MCP的线性动态范围，其最大和最小输入电流之间跨越6个数量级；该低阻MCP在3种不同工作电压下，最大输出电流为传导电流的16%～19%，与国际上高输出技术MCP相比，性能相当，能够应用于相关领域。     

基于SpaceWire总线的γ射线监视器数据管理模块设计

γ射线监视器(Gamma Ray Monitor,GRM)是计划于2021年发射运行的中法合作太空望远镜项目——天基多波段空间变源监视器(Space Variable Objects Monitor,SVOM)的4个载荷之一。GRM的数据管理模块采用基于AT7910芯片的Space Wire总线对数据进行收发,数据率为100 Mbit·s~(-1)。通过构建组路由(Group Adaptive Routing,GAR)判断主备机状态并选择数据发送通道,进而完成载荷和平台之间的信息传输。测试结果表明:利用Space Wire总线可以实现数据管理模块与卫星平台之间数据的交互。     

伽玛射线探测器(GRD)的PMT分压器研究

为了减小由大信号带来的死时间,满足GRB探测所需的高计数率,提高探测效率,设计了三极管分压器。仿真分析和实验结果表明:与传统的电阻电容分压器方案比较,三极管分压器方案下的恢复时间小一个数量级,具有更稳定的增益。