慢正电子寿命谱仪电子学系统原型机的研制

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbb88191312
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
慢正电子束技术(Slow Positron Technique)已经成为凝聚态物理学、化学和材料科学研究的主要研究工具之一,对材料表面微观缺陷的分析有明显的优越性。慢正电子湮没寿命测量主要利用慢正电子束流的单色性及能量连续可调等特点,研究缺陷在材料表面或近表面不同深度的分布信息。获得慢正电子湮没寿命测量起始时间的方法主要有两种:(1)利用慢正电子入射到样品时产生的二次电子获取时间起始信号;(2)利用对慢正电子束流进行脉冲化的脉冲调制信号作为起始信号。对慢正电子寿命谱仪而言,前者由于二次电子的能量和角度的分散性导致时间分辨率较低,目前最好可达350ps(FWHM);而后者的时间分辨率可达135-250ps(FWHM)。为打破国内材料科学的研究限制,追赶国际先进正电子研究手段的步伐,根据低能脉冲调制正电子束技术,中国科学技术大学的核固体物理实验室设计了一套脉冲式慢正电子寿命谱仪装置,其脉冲调制系统包括斩波器(Chopper)、预集束腔(Pre-Buncher)、主集束腔(Main-Buncher)和脉冲调制电子学系统。谱仪装置的设计目标是使连续的慢正电子束流经过三路信号的调制后,在样品处得到宽度为150-200ps的正电子窄脉冲,并实现慢正电子谱仪装置的寿命测量达到好于200ps的时间分辨。根据谱仪装置的设计原理并在参考赫尔辛基大学和北京高能所同类装置电子学系统的基础上,将谱仪电子学系统分为两个子系统:其一为脉冲调制电子学系统,该系统必须产生三路同步的高精度调制信号,来实现对慢正电子束的“筛选”和“聚焦”,以便在样品处得到宽度为150-200ps的正电子窄脉冲;同时,该系统必须提供与斩波器信号同步的时间起始信号。其二为高精度时间测量电子学系统,该系统必须对脉冲调制电子学系统给出的时间起始信号和探测器给出的时间停止信号进行高精度的时间间隔测量,以达到谱仪装置好于200ps的时间分辨。为了能够达到谱仪装置的设计目标,对电子学系统提出以下要求:1.斩波器信号为50MHz的脉冲信号,且具有大于5V的幅度、小于2ns的上升沿和下降沿、约7ns的脉冲宽度:预聚束腔和主聚束腔信号分别为频率50MHz和200MHz的正弦信号,且幅度都大于2V;2.三路信号间的相位晃动在60ps范围内;3.三路信号间的相位关系能够以小于50ps的步长进行调节;4.在20ns内测量精度好于64ps的时间测量。从上述要求可知,如何获得快边沿脉冲信号、保证各路信号间的低晃动及实现高精度的时间测量将是电子学系统设计的难点所在。针对设计要求及难点,在电子学系统设计中主要采用如下的技术路线:以一路时钟信号作为“源”信号,运用直接数字频率合成技术由此“源”信号产生一个频率可进行微调的高频信号,并通过对此高频信号进行分配分频得到三路信号,这是保证信号间相位稳定的关键;运用脉冲宽带放大技术获得大幅度快边沿信号,在获得快边沿信号的同时保证了引入较小的相位晃动;运用高精度的门延时技术实现信号间的相位调整;使用专用的TDC器件实现高精度的时间测量。本论文设计有如下几个主要特点:1.由一路信号通过变化得到三路信号的方法保证了在每次系统上电时信号间都能够有确定的相位关系;2.脉冲宽带放大技术获得大幅度快边沿信号,同时保证了对信号附加较小的晃动;3.精密门延时技术实现信号间相位的调整;4.专用的高精度时间测量器件TDC-GPX的使用,保证了系统的测量精度;5.内部集成DSP硬核大容量可编程逻辑器件(FPGA)的使用,为在线核信号数字处理提供研究平台,同时,为电荷修正的前沿定时方式时间测量作进一步的研究提供了测试平台,便于与恒比定时方式时间测量进行对比性实验;6.国内首台自行设计、以集成电路芯片为基础的脉冲式慢正电子寿命谱仪电子学系统原型机。系统的主要功能集成在NIM插件电路上实现,避免了使用大量的分立器件而存在的不兼容风险,同时,避免了由国外商业模块搭建的集成系统不容易根据实验条件改造和调节的缺点,增加了系统的灵活性。目前,本论文所设计的电子学系统原型机已经完成,并经过了一系列电子学测试,测试结果表明电子学系统设计满足设计指标要求,即将与慢正电子寿命谱仪一起进行联合实验测试。
其他文献
由于非球面的使用,不仅可以使光学系统的性能显著提升,而且可以简化系统的结构、降低系统的重量与成本,因此非球面反射镜在民用、军用、天文,航天等领域得到广泛应用。但是非
在新的《小学科学课程标准》中强调指出,小学科学教育必须要以培养小学生的科学素养作为宗旨,注重小学生科学素养的有效培养。小学科学学科是学生科学素养培养的重要基础学科
十字路口的青啤近日青啤“换帅”引来诸多猜测和议论。事实上,金志国从董事长的位置退下来,出乎意料又在意中。孙明波接任董事长职务后的首要任务.是实现青啤在2014年销量达到10
【正】 国务院规定从1994年3月份实行1周44小时工作制。对企业在计时工资情况下,日工资的计算产生了很大的影响,企业工资的核算也面临着新的情况和问题。 在我国计时工资是按
【正】 (前言。1994年4月4日接姜长英教授书信,信中提到“……,其它的几篇文章,谈了清华,西北工学院、四川大学、云南大学、华北大学工学院的航空系的情况,但不知都是什么杂
中国经济的快速发展,推动了火电厂的大规模建设,同时也对周边的环境产生了较大的影响.对火电厂产生的烟气进行脱硫和脱硝处理在火电厂的建设和运行中显得非常重要.论文简要分
诸葛亮悲剧是《三国演义》中最突出最震撼人心的悲剧。诸葛亮为报刘备"三顾茅庐"之殊遇,先是受命于危难之际、后是倾力于风雨飘摇之中,最终未能实现兴复汉室、统一全国的毕生夙
互联网时代,黑龙江省传统手工艺面临着诸多发展机遇,为探讨如何提升黑龙江省传统手工艺的发展效益,本研究从利用新兴媒体加强宣传推广、利用媒体技术创新展示方法、利用网络
2011年8月,余某到某保安公司从事保安工作,其工作时间实行24小时值班制,上一天班休息两天,晚上不参与巡逻。2017年7月,双方解除劳动关系。2017年9月,余某向劳动人事争议仲裁
作为曾经的IBM和普华永道的合伙人,现在,毕业丁沃顿商学院的BdTrevisani正为财富500强企业管理项目、为高管提供企业运营、变革管理和潜在并购方面的建议。不过,所有这些工作都