中国散裂中子源反角白光中子源T0信号的精确扇出方法

反角白光中子源位于中国散裂中子源(CSNS),是以不同中子能量下的核数据测量为目标的大型物理实验装置,中子的能量是通过中子飞行时间(TOF)来获取的。实验中,将质子束流轰击钨靶的时刻作为TOF的起始时刻(T0),相应的电子学信号被用于触发整个电子学系统的运行。为了保证TOF测量的准确性和电子学系统各通道采集的同步性,需要对T0信号进行精确扇出。提出应用于反角白光中子源的T0信号两级精确扇出方法,将来自CSNS质子加速器的T0信号由T0扇出模块通过长电缆扇出到两个地下实验厅,扇出模块利用信号预加重技术来改善T0信号经过超过100 m长电缆的信号传输质量,从而使得扇出后的T0信号也拥有极快的信号上升前沿,以保证时间定时的精确性。电子学系统则对T0信号进行数字化编码,并利用PXIe读出机箱的高性能背板资源,从而完成T0信号的精准的全局同步扇出能力。实验结果表明,该扇出模块分发的T0信号的前沿抖动达到25 ps,机箱多通道的精度达到45 ps,TOF测量精度可达到248 ps,满足反角白光中子源对TOF测量的精度需求。     

CSNS多功能反射谱仪主探测器读出电子学系统研制

为满足中国散裂中子源（CSNS）多功能反射谱仪（MR）主探测器高气压3He多丝正比室探测器（MWPC）的需求,研制了专用的读出电子学系统。该系统主要由核心前放板和触发扇出板构成,其中以前放板为核心,采用了6块前放板实现探测器142路模拟信号的数字化,并通过判选机制甄别中子信息,将有效中子事例打包发送给后端,触发扇出板提供同一时刻到达的T0信号和触发信号,以确保数据的对齐。读出电子学系统分别在实验室和束流条件下,进行了相关指标测试,测试结果表明性能优于设计要求。目前MWPC探测器已经成功安装到MR谱仪现场,并且已经开始稳定运行。     

中国散裂中子源4K低温恒温器研制及测试

中国散裂中子源(CSNS)中子谱仪的运行离不开低温设备提供的低温样品环境，考虑到中子散射的特殊性，样品处不能放置温度计，所以需要对样品温度进行校核。校核结果显示部分低温恒温器样品座测点温度与实际样品温度存在差值。针对该问题，对样品区域进行热工分析及建模求解后，给出了样品区匀温恒温器设计方案。据此CSNS样品环境组设计组装了一套匀温恒温器，该恒温器的温度测试结果显示，4～300 K之间样品温度与测点温度差值在±3 K之内，另外也对300～800 K之间减少样品温差的方案进行了计算和测试。样品区匀温恒温器的研制满足了CSNS对样品测温准确的要求，也对类似设备的匀温方案提供了一定参考，有助于大科学装置设备的国产化。     

多功能中子反射谱仪

正中国散裂中子源(CSNS)项目是我国"十二五"期间重点建设的大科学装置,列入国家中长期科学和技术发展规划,属于国际前沿的高科技多学科应用的大型研究平台。多功能反射谱仪(MR)是CSNS首批建设的三台谱仪之一,中子反射谱仪是通过分析来自样品的反射中子研究物质的表面和界面结构,主要应用领域包括:各种新兴薄膜材料的结构、磁性低维结构及表面磁性、聚合物膜及生物膜的结构和界面现象、液体物质及固液界面等。本文通过回顾反射技术     

ALICE实验中光子谱仪的触发选判机制的模拟研究

对ALICE实验光子谱仪的触发选判机制进行了模拟研究, 内容包括: 1) 对光子谱仪的能量重建性能进行了研究, 通过计算机模拟检验光子谱仪探测器对大横动量范围的入射粒子的能量重建性能; 2) 对光子谱仪探测器的事件触发效率进行了研究, 通过计算机模拟分析触发阈值的选取并计算触发效率; 3) 对光子谱仪探测器的事件触发频率进行了研究, 通过计算机模拟对p-p和Pb-Pb两种碰撞模式下的触发频率分别进行了估算和讨论.     

CSNS多功能反射谱仪3He管探测器数据获取系统设计

作为中国散裂中子源(CSNS)工程中多功能反射(RM)谱仪一部分的3He管探测器数据获取系统不仅要具有基本的读取和处理数据的功能,还需要协调配合谱仪的整体运行,稳定可靠地与其它异构系统进行交互。通过规划数据获取的整体框架,采取有效的方式优化关键部分,另外挑选合适的三方软件包整合到数据获取系统中,达到了该系统操作方便灵活、功能完善、运行稳定可靠并且高效率,满足谱仪实验需求的目的。包括数据获取系统在内的多功能反射谱仪顺利通过了国家验收,目前这套数据获取系统已经成功应用在多功能反射谱仪的束流实验中。     

中国散裂中子源快循环同步加速器主剥离膜设计

设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)注入区的主剥离膜装置。为降低研制难度和成本，提高运行可靠性，选择了回转体式的结构。根据在线可调性、高稳定性、高定位精度和超高真空等技术难点，给出了CSNS/RCS主剥离膜的具体结构方案和控制方案。利用ANSYS有限元分析软件和材料力学原理，对设备的核心部件不锈钢同步带进行了模拟计算和理论分析。     

R值扫描实验中触发效率的测量

介绍了北京正负电子对撞机(BEPC)/北京谱仪(BES)R值扫描实验中触发效率的测量方法,BES触发判选系统触发条件表的设置,给出了R值测量实验期间各触发条件、触发道以及不同类型事例的触发效率.     

CSNS通用粉末衍射谱仪

正通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,简称GPPD)是中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,简称CSNS)首批建设的3台谱仪之一。GPPD的最终目标是尽可能满足大多数潜在用户研究物质晶体结构和磁结构的需求。除了为材料科学、化学、物理、工程、资源环境等领域的基础研究提供强有力的探测手段,也为服务化工、医药、电子信息、新能源、仪器装备等企业工业的高新     

基于PCI总线的全功能数字化频率源

介绍了一种适用于核磁共振谱仪的全功能数字化频率源,它能够直接输出0~135 MHz的信号,且信号的频率、相位和幅度可以快速切换. 该频率源设计成基于计算机PCI总线的板卡结构,可以直接插入PC机的PCI插槽内. 在板上包含了128 k用于预先存储波形数据的静态内存,外部设备提供触发信号即可输出所需的射频波形. 该频率源具有结构简单,性能良好,成本低廉等特点,特别适用于较低设计成本的核磁共振谱仪.     

L0 trigger unit prototype for BM@N setup

The BM@N facility is a fixed target experiment based on heavy ion beams of the Nuclotron-M accelerator. The aim of the BM@N is to study nucleus – nucleus collisions at energies up to 4.5 GeV per nucleon. A level 0 trigger processor unit (Trigger L0 unit, T0U) for the BM@N deuterons and carbon ions at Run’2015 has been developed. The T0U is used to generate a BM@N zero level trigger and a TOF detector precise start.T0U generates trigger signal based on beam line and target area detector signals. This module also provides both control and monitoring of the detector front-end electronics power supplies. This article presents a concept, characteristics and test results of the T0U module during the Run 2015.     

Z箍缩诊断系统的触发和抗干扰技术

通过对时间关联信号的筛选、转换和延时等方法建立了用于8 MA脉冲功率装置上Z箍缩实验中诊断设备的触发网络,其输出触发信号与被测X射线之间的时间抖动小于2 ns,满足了纳秒级的诊断时间同步要求。采用屏蔽、接地等有效措施基本消除了放电产生的强电磁环境以及其它杂散信号对触发线缆和诊断设备的干扰,保证了诊断设备的正常工作和实验数据的质量。     

Accuracy and effectiveness of self-gating signals in free-breathing three-dimensional cardiac cine magnetic resonance imaging

Conventional multiple breath-hold two-dimensional(2D) balanced steady-state free precession(SSFP) presents many difficulties in cardiac cine magnetic resonance imaging(MRI). Recently, a self-gated free-breathing three-dimensional(3D) SSFP technique has been proposed as an alternative in many studies. However, the accuracy and effectiveness of selfgating signals have been barely studied before. Since self-gating signals are crucially important in image reconstruction, a systematic study of self-gating signals and comparison with external monitored signals are needed.Previously developed self-gated free-breathing 3D SSFP techniques are used on twenty-eight healthy volunteers. Both electrocardiographic(ECG) and respiratory bellow signals are also acquired during the scan as external signals. Self-gating signal and external signal are compared by trigger and gating window. Gating window is proposed to evaluate the accuracy and effectiveness of respiratory self-gating signal. Relative deviation of the trigger and root-mean-square-deviation of the cycle duration are calculated. A two-tailed paired t-test is used to identify the difference between self-gating and external signals. A Wilcoxon signed rank test is used to identify the difference between peak and valley self-gating triggers.The results demonstrate an excellent correlation(P = 0, R 0.99) between self-gating and external triggers. Wilcoxon signed rank test shows that there is no significant difference between peak and valley self-gating triggers for both cardiac(H = 0, P 0.10) and respiratory(H = 0, P 0.44) motions. The difference between self-gating and externally monitored signals is not significant(two-tailed paired-sample t-test: H = 0, P 0.90).The self-gating signals could demonstrate cardiac and respiratory motion accurately and effectively as ECG and respiratory bellow. The difference between the two methods is not significant and can be explained. Furthermore, few ECG trigger errors appear in some subjects while these errors are not found in self-gating signals.     

宽带磁共振T/R开关的设计与实现

磁共振系统中的发射/接收（transmit/receive,T/R）开关用于收发通路的切换,要求在隔离大功率信号的同时具有较小的插入损耗;另外,在宽带磁共振谱仪中,一般的窄带T/R开关也不再适用.本文基于PIN（positive-intrinsic-negative）二极管设计了工作频率为10~100 MHz的宽带磁共振T/R开关.通过减小电平跳变、优化开关过冲和解决二极管被动导通等问题,获得了插入损耗小于1 dB、大功率信号隔离度大于75 dB、开关时间1 μs的整体性能.用本文设计的宽带T/R开关替代一般探头中的窄带T/R开关,在0.5 T核磁共振（NMR）波谱仪上测得了氢核和氟核两个不同频率的磁共振信号,验证了宽带T/R开关的宽带性能.     

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪.光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3μm,其中可见光相机工作在400～1000 nm波段,近红外相机工作在1000～1700 nm波段.光谱仪控制系统以现场可编程门阵列...     

基于TTL数字电路控制的高压脉冲源

给出了一种基于TTL数字电路作为高压脉冲源触发控制单元的设计原理和方法。介绍了高压脉冲源的工作原理,设计了一台脉冲输出幅度5 kV、脉冲宽度大于200 s及脉冲前沿小于30 ns的高压脉冲源。将触发控制单元和前级开关金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）组合成一体,控制后级气体高压开关管放电输出高压脉冲信号。实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了单次触发情况下的实验结果。     

An adaptive correlation ratemeter: a new method for Doppler fetal heart rate measurements

For use in a cardiotocograph, ultrasound Doppler fetal signals have been thought to provide merely a limited reliability of the fetal heart rate record because of the difficulty of signal processing to obtain a consistent trigger, although the signal itself is easy to obtain with an excellent signal-to-noise ratio.However, the authors have developed a unique signal processing system using a correlation technique with an automatic adaptation algorithm, which solved almost all of the difficulties associated with the old Doppler cardiotocograph and showed that the ultrasound Doppler fetal signal can also provide heart rate records compatible to that obtained by a fetal ECG system.The authors are sure that their method is a most promising one in the coming age of microprocessor-oriented instrumentation.     

多摄像机同步采集系统的设计与实现

为了实现多摄像机之间同步曝光积分。对摄像机同步的原理和方法进行了研究。结合动态目标多目摄像测量方法设计并实现了同步采集系统,提出了通过编程控制将一种通用的数字输出模块USB-4711A作为同步触发信号发生器,该设备具有USB接口,支持即插即用。利用Visual C＋＋平台开发了控制程序,能够根据图像采集频率和摄像机触发电平调节同步触发信号的周期和波形。经过验证．所设计的同步采集系统同步精度较高,同步误差小于10μs,并且具有设备简单、使用方便、成本低等优点,提供了一种通用的多摄像机同步解决方案。