[发明专利]基于气体探测器的在线径迹重建数据获取系统及重建方法

摘要

本发明公开了一种基于气体探测器的在线径迹重建数据获取系统及重建方法，一种基于气体探测器的在线径迹重建数据获取系统，包括现场可编辑逻辑门阵列、模拟数字转化器、第一大规模复杂可编辑逻辑芯片、第二大规模复杂可编辑逻辑器件、DDR SDRAM存储器、闪存和SSRAM存储器，所述模拟数字转化器与现场可编辑逻辑门阵列双向通信连接，所述第一大规模复杂可编辑逻辑芯片的输出端与现场可编辑逻辑门阵列的输入端连接，所述第二大规模复杂可编辑逻辑器件与现场可编辑逻辑门阵列双向通信连接。以实现获得更高质量的数据且提高成像的质量的优点。

主权项

一种基于气体探测器的在线径迹重建数据获取系统，其特征在于，包括现场可编辑逻辑门阵列FPGA、模拟数字转化器、第一大规模复杂可编辑逻辑芯片CPLD、第二大规模复杂可编辑逻辑器件CPLD、DDR SDRAM存储器、闪存FLASH和SSRAM存储器，所述模拟数字转化器与现场可编辑逻辑门阵列FPGA双向通信连接，所述第一大规模复杂可编辑逻辑芯片CPLD的输出端与现场可编辑逻辑门阵列FPGA的输入端连接，所述第二大规模复杂可编辑逻辑器件CPLD与现场可编辑逻辑门阵列FPGA双向通信连接，所述DDR SDRAM存储器与第二大规模复杂可编辑逻辑器件CPLD连接，该DDR SDRAM存储器与现场可编辑逻辑门阵列FPGA连接，所述闪存FLASH和SSRAM存储器均与第一大规模复杂可编辑逻辑芯片CPLD连接，且闪存FLASH和SSRAM存储器均与现场可编辑逻辑门阵列FPGA连接；气体探测器即GEM探测器；将开发好的代码通过电脑的USB端口和嵌入式导线下载到FLASH内，在系统上电后，FPGA从FLASH内读取程序代码，并开始运行该代码，模拟数字转化器的APV芯片每25ns读取GEM探测器的信号，FPGA可控制APV芯片的开始和结束，当GEM探测器探测到粒子时，FPGA开始读取APV芯片内的数据，并在读取过程中对信号进行筛选，扣除无效的数据；利用时间修正将x射线和质子甄别开，计算和标记某时间段内探测器的读出板上的独立的信号簇；之后将这些信息存储在SDRAM内，并给CPLD发送数据存储完毕信号，CPLD接到数据存储完毕信号后将存储在SDRAM内的数据读入并进行质子径迹重建和中子入射点的计算；将计算得到的最终结果存储于SDRAM内，并给FPGA发送数据存储完成信号，FPGA接到该信号后将数据通过UBS接口传输给电脑；在质子径迹重建中，通过重建方法，将几乎同时到达的两个质子的将叠加信号分开，GEM探测器的读出板为二维读出，将一个固定面积的灵敏区划分为多个极小面积的读出块，每一个读出块都是彼此绝缘的，使得GEM探测器的读出板具有二维成像能力；利用FPGA强大的并行能力，将探测器传输来的数千路信号进行预处理，大大压缩数据量，并且可以很好地利用信号的时间信息，利用x/γ射线和质子的信号持续时间的差别来进行甄别，使用CPLD处理FPGA传输来的信号，得到质子的径迹、x/γ射线的能量沉积点和中子的入射点信息，之后通过USB、PXI或INTERNET通用端口，将处理完的数据传输到电脑上进行存储、成像结果展示和再处理。