HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算

 描述了束流位置探测器(BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为10μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达1μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源（HLS）定标系统条件下的电场拟合函数及相关的BPM-Mapping图和误差计算结果,较精确地计算出该高精度定标系统误差。     

快速致冷红外探测器

热成象系统采用致冷的红外探测器已被确定无疑。一般来说,热成象系统在接通致冷器后,30秒钟就进入工作状态。然而新型的热寻的导弹和激光制导导弹必须在仅仅几秒钟或更短的时间内就进入工作状态。每种用途可以要求红外探测器不同的工作温度。有些型号需要焦尔-汤姆逊(J-T)式致冷,而另一些型号可以在热电温度下工作。本文介绍快速致冷红外探测器的设计根据。列举采用焦尔-汤姆逊(J-T)致冷器的一些设计实例,并给出了J-T致冷器的性能和一种采用二级热电致冷器的探测器的情况。     

基于大功率LED的中子墙光刻度系统

光刻度系统是中子墙探测器系统的重要组成部分, 用于中子墙前端电子学的刻度和探测器工作性能变化的监测. 通过对基于发光二极管(LED)作为光源的中子墙光刻度系统方案开展了细致的测试研究, 确定了基于快脉冲驱动的大功率蓝光LED(3W)的中子墙光刻度系统方案, 对中子墙探测单元进行了初步刻度测试, 刻度结果能很好地满足光刻度要求, 表明对于快塑料闪烁体探测器该方案是一种较为理想的方案.     

HL-2M 装置初始放电可见光辐射测量系统

HL-2M 装置初始放电实验期间采用了一套 8 通道可见光辐射测量系统,4 个通道用于测量 Hα辐射, 其余分别测量 HeⅡ线、CⅢ线、OⅤ线和轫致辐射。该系统采用新型的雪崩放大二极管(APD)模块和光电倍增管 (PMT)模块作为光探测器,这些新型的探测器由于集成度高、供电方式简单而使得整个系统的后端具有体积小、 操作简单及可靠性强等优点。在 HL-2M 装置初始放电期间,该系统为控制运行人员提供了基本的等离子体信息。     

基于可调谐激光的光谱辐射照度响应度定标

探测器的光谱辐射照(亮)度响应度是辐射定标中最重要的参数之一。传统的光谱辐射定标采用宽谱段光源和单色仪装置测量,新建的激光辐射测量装置采用激光和探测器测量,可以大大降低测量的不确定度。该装置首先将可调谐激光耦合进入积分球生成均匀的朗伯体单色光源,然后采用低温辐射计量传的标准陷阱探测器和面积已知的光阑,进行400～900 nm探测器的光谱辐射照度响应度标定。研究主要集中在四个方面：(1) 低温辐射计仅在某些分立激光波长定标标准探测器,其他激光波长下的光谱响应度必须进行插值,通过对比光谱响应度直接测量方法推导的陷阱探测器量子吸收效率,可以计算插值在其他波长带来的光谱响应度偏差,结果表明400～900 nm数据插值算法的总体偏差小于0.074%;(2) 实验采用电荷积分法测量标准探测器和被测探测器的电荷信号,并采用监视探测器消除激光功率起伏以降低激光功率稳定性的影响,测量重复性优于0.1%;(3) 针对标准探测器在向低温辐射计溯源和进行光谱辐射照度响应度量传时的激光功率差异,采用激光双光路叠加法测量探测器不同波长下的非线性系数,分析标准探测器光谱非线性带来的测量不确定度,在450,632.8和850 nm波长下,当探测器电流从0.2 mA变到3 nA时的非线性修正小于1.000 25;(4) 针对标准探测器定标时的功率模式和量传时的辐射照度模式差异,采用二维电控位移平台测量探测器的均匀性并进行修正,测量得到的标准探测器中心直径5 mm的非均匀性小于0.03%。最终采用可调谐激光辐射照度响应度测量装置,可以实现400～900 nm辐射照度响应度测量不确定度0.14%～0.074%(k=1)。实验对比了激光辐照度响应度装置和标准灯-单色仪装置两种方法测量的探测器的光谱辐射照度响应度。测量结果表明两种装置在400～900 nm的响应度标定近似等价,测量偏差全部位于标准灯-单色仪装置的测量不确定度范围内, 验证了激光辐照度响应度测量装置的实用性。     

热象仪

本发明介绍热象仪系统。在热象仪中,发射红外辐射的场景通过光学扫描器连续扫描,投射给探测器,其输出信号波形由信号处理线路馈给视频输出装置。扫描器进行二维扫描,而探测器输出的是连续信号,它由探测器对热象仪机壳内部和景物有效扫描产生的两部分连续波形组成。因此探测器的输出信号是周期性的,周期T一般从第一次景物扫描的波形末端算起,到下一次景物扫描开始为止。景物扫描信息波形也有固定的时间T_1,热象仪的扫描     

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider, CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c, 1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight, TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用90 Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.     

基于FPGA的AMC信号处理卡的设计与实现

国内外早期,探测器装置的数据传输系统普遍采用并行总线架构,如VME、PXI总线等。随着核物理实验的发展,数据的传输速度不断提高,并行总线难以提速的弊端逐渐显现,总线速度不够导致数据无法通过背板传输。本工作采用基于MicroTCA(Micro Telecom Computing Architecture)架构设计一种新型先进的数据传输AMC(Advanced Mezzanine Card)信号处理卡。该AMC信号处理卡的背板总线使用在速度提升方面有着巨大优势的高速PCIe串行总线。通过测试验证,整个传输链路传输功能正确,链路传输的光纤误码率低于7.62×10^-15,传输速度也接近理论的极值,达到了430 MB/s。最后,该AMC信号处理卡与前端电子学进行了联测,验证了系统的正确性。     

基于FPGA和DSP的超声波风向风速测量系统

本文研究了数字化超声风速测量系统,提出并实现了完整的系统设计方案。该方案的核心是基于现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的硬件系统架构和基于包络重心法的信号处理算法。该设计可实现超声信号的高速数据采集和复杂的信号处理算法。测试结果表明所实现的超声风速测量系统具有体积小、反应速度快、抗干扰能力强和分辨率高等优点,且具有成本优势,并保持较低的功耗。     

诱惑态在“双探测器”准单光子光源量子密钥分发系统中的应用

现在诱惑态已被证明是一种可以大大提高量子密钥分发安全性能的现实可行的方法.由于考虑到现实应用中激光器在调制过程中的消光比不能做到100%,以及激光器固有的自发辐射因而使得制备真空态并不是一件容易的事情. 因此本文将对理想情况下准单光子光源量子密钥分发系统应用中的诱惑态结论作了补充和扩展,提出了两个弱光强态的诱惑态方案和一个弱光强诱惑态方案.最后,将“双探测器”的理论应用在准单光子源(HSPS)光源系统中,使系统的安全传输距离可达到2215km,比使用普通探测器的系统增加了约50km. 关键词： 量子密钥分发 诱惑态 HSPS光源 双探测器     

ZnO基紫外探测器的制作与研究

利用新型的等离子体辅助金属有机化学气相沉积(P-MOCVD)系统在蓝宝石、硅等衬底上生长出具有单一c轴取向、高阻的ZnO薄膜,利用添加的等离子体发生装置,进行氮掺杂获得高阻ZnO薄膜。利用ZnO的宽禁带与高光电导特性,结合MSM(金属-半导体-金属)结构器件响应度高、速度快、随偏压变化小、工艺简单、易于单片集成等优点,制作了ZnO基紫外探测器,器件规格为80 μm×100μm,电极为叉指式电极。测试中采用500 W的氙灯做测试光源,探测器的Ⅰ-Ⅴ特性曲线显示;正向偏压下探测器的暗电流及光照电流与外加偏压呈线性增长。不同波长下的响应曲线显示:探测器对紫外波段有响应,响应峰值在375nm附近。     

一种浸没透镜结构HgCdTe红外探测器组件环境适应性研究

探测器采用浸没透镜结构的单元光伏芯片,工作波段为2.5~3.2μm。采用储能焊TO9管壳封装,将二级热电致冷器、热敏电阻、透镜结构的HgCdTe红外探测器封装为一红外探测器组件,组件可在室温至-50℃下工作,经过老炼、力学和热学环境适应性试验后,结果表明,HgCdTe红外探测器的零偏电阻(R_0)变化率、探测器峰值电流响应率(R_(λ_p,I))变化率和热电致冷器(TEC)的交流阻抗(R)的变化率均小于5%,探测器暗电流I_d@-0.1V≤9×10^(-7)A,探测器的漏率优于1×10^(-7)Torr·l/s,组件的密封性达到了航天要求。     

一个用于粒子—粒子关联实验的四参量在线分析系统

提出了一种用于粒子-粒子关联实验的四参量在线分析方法,并按此法建立了一套谱仪系统.描述了方法的基本原理.介绍了谱仪系统(包括靶室及探测器装置、电子学线路及计算机在线分析程序等)的细节,并给出了该系统在三体反应实验中的应用,最后对方法作了讨论.     

双波段扫描辐射计的研制

介绍了一种新型小视场、高精度的双波段扫描辐射计。描述了系统的特点,分析了系统的总体方案。介绍了系统的工作原理,对系统的NETD进行了估算,对其探测器的选择、光学系统设计、调制系统设计、扫描机构设计、信号处理等方案进行了详细论述,对系统的标定和测量原理进行了分析,并给出了相应的计算公式。给出了系统的检测结果。     

聚变反应随时间变化诊断装置辐射转换体设计

聚变反应随时间变化诊断装置是惯性约束聚变(ICF)研究中的一项重要诊断设备, 使用蒙特卡罗程序Geant4研究了基于气体切伦科夫探测器的聚变反应随时间变化诊断装置的时间分辨和辐射转换效率,给出了优化后的辐射转换体材料厚度,以及CO2气室压力与长度。模拟计算表明,优化后的系统时间分辨可达22 ps左右,伽马-切伦科夫光子转换效率可达4.710-3 Cherenkov photons/gamma。     

基于FPGA的激光测速仪信号处理方案设计与实现

为满足高动态环境下的激光多普勒测速仪信号处理需要,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的激光测速仪信号处理方案。在FPGA内部完成全部信号处理的内容,利用快速傅里叶变换(FFT)算法得到信号的频谱,利用能量重心法对离散频谱进行校正,开发采样频率自适应算法,兼顾测量准确度与测量范围的要求,最后将结果通过通用串行总线上传个人计算机显示。程序采用流水线方式设计,提高信号处理速度。经过实验验证,数据更新率达到2.4~24kHz,数据延迟时间为123~1230μs,测量准确度优于8×10-4,测量稳定度优于2.5×10-7。     

真空条件下低温红外辐射测量技术研究

针对红外载荷在轨服役期间低温目标的红外辐射探测需求,提出一种真空条件下的低温红外辐射测量方案,并研制了测量装置。测量装置主要由低温红外光学系统、低温机械结构、低温红外探测系统及微弱信号处理系统构成。低温红外辐射经过光学系统会聚到探测器像面,锁相放大器利用相干检测技术将目标信号提取,完成低温红外辐射的测量。测量装置研制完成后,在真空仓内使用标准黑体辐射源,在198 K～423 K温度范围内进行了低温红外辐射定标试验,取得了有效的试验数据,测量不确定度在5%以内。该文提出的真空条件下低温红外辐射测量技术可为在轨空间红外载荷低温红外目标探测设计提供重要数据支撑。     

快响应化学气相沉积金刚石软X射线探测器的研制

利用高品质化学气相沉积(CVD)金刚石,采用微带线结构研制了CVD金刚石软X射线探测器。利用脉宽为10 ps的激光器进行了探测器响应时间的测量,获得半宽度为115 ps的信号,经过计算得到CVD金刚石探测器的上升时间为49 ps。在激光原型装置实验中,通过与软X射线能谱仪测量结果的相互比对,证实所研制的CVD金刚石探测器是一种响应时间快、信噪比高、性能可靠的软X射线探测器。     

用于飞行时间测量的大面积平行板雪崩探测器

本文描述了一台灵敏面积为70×140mm²的一维位置灵敏的平行板雪崩探测器(PSPP)和一台灵敏面积为60×400mm²的大面积平行板雪崩探测器(PPAC)的工作原理、构造和测试结果,及由这两个探测器构成的大立体角飞行时间测量装置.     

基于蛇形光路的PET探测器作用深度提取方法

为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟,建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20mm3);模拟泛场照射获取位置查找表;并进行不同深度的模拟,获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7mm之间,平均值为3.2mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码,提升PET系统的成像性能.