[发明专利]多参数时间同步谱仪数据获取系统及其应用

说明书

本发明属于核辐射探测技术领域，具体涉及一种多参数时间同步谱仪数据获取系统及其应用，包括N组子系统和一个多路同步时钟发生器与触发器；每个子系统包括辐射场混合探测器阵列、多通道谱仪箱、上位机；辐射场混合探测器阵列内包括多个探测器，多通道谱仪箱内包括控制主板、多个嵌入式谱仪板卡；多个嵌入式谱仪板卡分别与控制主板连接；每个探测器分别与每个嵌入式谱仪板卡连接；控制主板与上位机连接；每个子系统的控制主板均与多路同步时钟发生器与触发器连接。本发明提供适用于多类型探测器、多参数同步复合测量的要求；同时完成粒子入射探测器ID、粒子时刻、粒子能量、粒子信号上升时间、粒子信号下降时间等多参数测量。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，具体涉及一种多参数时间同步谱仪数据获取系统及其应用。

背景技术

目前的核物理试验、核数据参数以及各种核技术应用场合，往往需要同时使用多种不同类型的核辐射探测器从而实现特定的测量功能，包括高纯锗半导体探测器、无机闪烁体探测器、液体闪烁探测器以及气体探测器，不同类型的探测器在测量系统中发挥不同的作用，有些探测器譬如高纯锗探测器(HPGe)主要测量其高分辨率能谱，有些探测器(液闪)则测量其射线到达的时间，有些探测器(NaI)则主要测量康普顿散射；为此有必要研制多通道可针对不同类型探测器，实现对射线物理参数完整测量的系统。

传统的核辐射探测系统的数据采集与获取系统主要是基于能谱采集模式，显然这种模式只能针对特定需求的应用场合，当需求发生微小变化，譬如由符合系统更改为反符合系统，则需要重新更改硬件与软件系统设计才能满足要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种多参数时间同步谱仪数据获取系统，针对核物理试验、核数据参数测量以及各种核技术应用场合，严格时间同步的多采样率(包括80Msps、250Msps、500Msps等)并行嵌入式谱仪板卡，可以针对不同类型探测器混合使用条件下，实现粒子入射探测器ID、粒子时刻、粒子能量、粒子信号上升时间、粒子信号下降时间等多参数同步测量的要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

多参数时间同步谱仪数据获取系统，包括N组子系统和一个多路同步时钟发生器与触发器；每个子系统包括辐射场混合探测器阵列、多通道谱仪箱、上位机；所述的辐射场混合探测器阵列内包括多个探测器，所述的多通道谱仪箱内包括控制主板、多个嵌入式谱仪板卡；多个嵌入式谱仪板卡分别与控制主板连接；每个探测器分别与每个嵌入式谱仪板卡连接；控制主板与上位机连接；每个子系统的控制主板均与多路同步时钟发生器与触发器连接。

其中，所述的控制主板，主要包括FPGA数据处理电路、时钟同步分配电路、ARM控制电路以及USB3.0高速通信电路，FPGA数据处理电路与USB3.0高速通信电路连接；时钟同步分配电路与ARM控制电路连接；FPGA数据处理电路、时钟同步分配电路均分别与多个嵌入式谱仪板卡连接；时钟同步分配电路、ARM控制电路分别与多路同步时钟发生器与触发器连接；USB3.0高速通信电路与上位机连接；控制主板为嵌入式谱仪板卡提供同步时钟及触发信号，同时将各个嵌入式谱仪板卡并行连接，接收并处理由嵌入式谱仪板卡采集的粒子信息数据，最终将各通道粒子数据打包，经高速USB3.0接口传输到上位机，进行实时分析与存储。

本发明提供的多参数时间同步谱仪数据获取系统，用于入射粒子信息的测量，包括粒子入射探测器ID、粒子时刻、粒子能量、粒子信号上升时间、粒子信号下降时间参数信息。

本发明提供的多参数时间同步谱仪数据获取系统具有以下有益效果：

(1)采用多通道、多采样率谱仪板卡对不同核辐射探测器信号进行测量，克服了传统单通道谱仪只具有单一采样率，只能针对特定需求的应用场合，无法适用于多类型探测器、多参数同步复合测量的要求；