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随着国家大科学装置HIRFL-CSR(兰州重离子加速器冷却储存环)的投入运行,在它上面开展了大量的核物理数据获取实验,其中能谱测量是一个重要的实验内容。鉴于当前我所的能谱测量所用插件大都是从国外进口的,且价格昂贵、维修不便等因素,我们开展了基于CCNS(Computer Controlled NIM System)系统的脉冲幅度采集卡的研究,由此而构建了完全知识产权的小型数据获取系统。
CCNS系统由控制器和脉冲幅度采集卡组成,通过控制器发送同步触发信号来协同各个采集卡同步工作,可以实现事件的符合测量。利用Co60和HPGe探测器对CCNS系统进行了现场实测,测得完整的γ光子和K40元素的特征谱线,其中γ谱的能量分辨率好于0.2%。
本文主要论述了以下几个工作:1)能谱测量方法和CCNS系统设计方案;2)脉冲幅度展宽器和采集卡的软硬件设计;3)CCNS总线协议的实现;4)CCNS系统现场测试及分析。脉冲幅度展宽器的作用是对脉冲的幅度进行线性展宽,脉冲幅度采集卡主要负责对展宽后的脉冲幅度进行采集、存储,并通过64芯CCNS总线将其存储的数据发送到控制器中,同时控制器利用网络把数据传输到远端客户机进行在线图谱显示。展宽器和采集卡是通过子母板的结构形式实现的,这样不仅有利于展宽器的插拔和调试,而且还对采集卡通道的扩展提供了灵活性。
在采集卡的设计中,借鉴了当今国际上核物理实验中数据获取的最新进展和相关标准,并针对不同总线标准(NIM、CAMAC、VME和PXI)的数据获取插件进行了技术调研。本文的工作是CCNS系统的重要组成部分,不但为我所核物理实验提供了一种崭新的数据获取平台,而且还实现了NIM系统的数字化,并可以与传统的NIM插件进行协同工作。
经过大量的实验和现场测试证明,脉冲幅度采集卡不仅可以胜任我所核物理实验中的能谱测量,而且在以后的探测器刻度方面也将得到应用,并实现了对传统NIM标准的数字化创新。