EAST高时空分辨极向弯晶谱仪系统的升级及初步实验结果

为了拓宽等离子体参数测量范围,对EAST极向弯晶谱仪(PXCS)进行了升级改造。配合高通量大面积水冷固体探测器,提高了极向弯晶谱仪系统的光子计数率、时间分辨率、空间探测范围以及长时间运行稳定性,并在EAST装置上成功运行。实验结果表明,升级后的谱仪获得了高信噪比的类氦氩离子的母线及其一系列伴线谱,通过光谱拟合分析给出了等离子体温度时间演化及其剖面信息,测量结果与切向弯晶谱仪的数据一致,验证了极向弯晶谱仪的升级结果和数据测量的可靠性,并且在EAST长脉冲实验运行也能够稳定地提供全时间的参数分布。     

EAST高时空分辨极向弯晶谱仪系统的升级及初步实验结果

为了拓宽等离子体参数测量范围,对EAST极向弯晶谱仪(PXCS)进行了升级改造。配合高通量大面积水冷固体探测器,提高了极向弯晶谱仪系统的光子计数率、时间分辨率、空间探测范围以及长时间运行稳定性,并在EAST装置上成功运行。实验结果表明,升级后的谱仪获得了高信噪比的类氦氩离子的母线及其一系列伴线谱,通过光谱拟合分析给出了等离子体温度时间演化及其剖面信息,测量结果与切向弯晶谱仪的数据一致,验证了极向弯晶谱仪的升级结果和数据测量的可靠性,并且在EAST长脉冲实验运行也能够稳定地提供全时间的参数分布。     

用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2A)以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200 mm×200 mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压~3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/y分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar~3He+2.5 bar C_3H_8的工作气体的设计,可满足探测器对2 A中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对~(252)Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调.     

CEE实验中TOF探测器数据获取系统的设计

正在研制的低温高密度核物质测量谱仪(CSR External-target Experiment,CEE)系统经过触发后平均数据率可达2 GB/s。针对整个谱仪的设计需求,本文提出了通用的流处理数据获取架构Data-Matrix (D-Matrix),并设计了D-Matrix在飞行时间探测器(Time-of-Flight,TOF)子系统应用的具体方案。TOF系统的数据获取(Data Acquisition,DAQ)系统中使用光纤、PCIe总线等高速串行通信方式完成从前端电子学(Front End Electronic, FEE)到服务器阵列的数据传输,并通过具有统一接口的流处理节点的部署和级联来完成事例组装、命令路由、状态实时监测和数据显示与存储等任务。除此之外,TOF系统的数据获取系统在硬件和逻辑设计上具有良好的通用性,可以兼容其他子探测器系统,并应用于CEE实验的全局系统中。     

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     

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。     

北京谱仪在线系统

描述了北京谱仪在线系统的硬件设置和软件组成.这套在线系统同北京谱仪及其读出电子学联机运行,成功地获取了宇宙线数据,实现了各种图形显示与输出.     

紧凑型电子自旋共振(ESR)仪

描述了一种原创的紧凑型电子自旋共振(ESR)仪.该仪器具备高性能、低成本、简单可靠、结构紧凑、开放构架、多功能模块等一系列特点.分析了ESR谱仪的多个微波单位,研发并通过实验验证了自差ESR谱仪的最优双腔结构,并设计了一种可提供高均匀磁场的电、永磁混合磁体.最后介绍了这种新型紧凑型电子自旋共振仪的主要参数和应用.     

北京谱仪Ⅲ端盖飞行时间探测器气体分析研究及实时气体分析集成系统

气体探测器是北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)的重要组成部分,其性能直接影响BESⅢ的正常运行,而气体比分及其稳定性是影响气体探测器性能的关键参数。ETOF端盖升级为气体探测器后需要监测质量流配比混合气精度,本文设计了一套实验分析方法。北京谱仪原有两个气体探测器,加上北京谱仪端盖飞行时间探测器ETOF共三个气体探测器,本文设计了一套自动分析系统,将三个探测器实现实时切换自动分析。该系统从北京谱仪新型气体探测器多气隙电阻板室(Multi-gapResistive Plate Chamber,MRPC)、主漂移室(MDC)、缪子探测器前端混气缸通向BESⅢ中的混合气体中分别抽取少量混合气体,通过气相色谱仪GC7890A用气相色谱法对混合气体质量比分进行实时监测与分析。GC7890A通过长时间监测分析混合气体质量比分,和质量流量计设定质量流量比分相比,前后两者基本一致。表明质量流量计工作在正常状态,气体比分稳定,可以保证探测器实验运行正常。     

一套研究重离子—原子碰撞过程中小角度散射的散射粒子—反冲离子飞行时间谱仪系统

本文报导通过测量离子—原子碰撞过程中反冲离子横向动量的方法获得散射角θ≤10~(-4)rad的单重和多重电离截面,即散射粒子—反冲离子飞行时间谱仪系统。文中将介绍建于兰州大学2×1.7MV串列加速器上的散射粒子—反冲离子飞行时间谱仪系统的机械设计,性能参数,数据获取,电子学框图以及利用1MeV质子轰击氩气时测量反冲氩离子飞行时间谱的试运行实验及结果。     

基于LabVIEW的空间相机试验测控系统设计

在LabVIEW开发环境下,基于虚拟仪器和PXI总线,采用National Instrument(NI)公司的数据采集卡,设计了一个空间相机试验测控系统,实现了硬件设计和软件功能。该系统具有多个通道,可测试温度、应力、应变等多种参数,能实现测控参数设置、数据采集与处理、数据及曲线显示、信号分析与处理、远程通信等多种功能。在某空间相机分系统热平衡试验中,用于测试、控制36个热敏电阻测温点和14个热电偶测温点的温度。结果表明,系统达到了0.5℃的控温要求;热电偶的标定和标准水银温度计的比对结果表明,本系统测温精度可达到0.15℃。与传统的文本语言相比,利用LabVIEW节省了大约80%的时间。本系统具有延续开发能力和可移植性,其设计方法能为其它测控系统的开发提供参考。     

The charactization of high-speed swept reflectometer for plasma diagnostics on the RFX reversed-field pinch

An ordinary mode IMPATT-based reflectometer operating over 26.5–110GHz has been developed for density diagnostic application on the RFX reversedfield pinch experimental fusion machine. The reflectometer uses polarization rotators located at the antennas for optimizing the polarization of the emitted E-field A sweep speed of 1.25ms for the full band is possible. Single subbands may be swept at a rate of 200us. The provision of polarization rotators and high-speed solid-state oscillators maximises the immunity of the system to the effects of high fluctuation frequencies and mode mixing due to high magnetic shear. The reflectometer uses an IMPATT oscillator system for the source which has not been used in previous reflectometer circuits. A previously unachievable temporal resulution is therefore available with this system. The reflectometer is the first to be developed for use on a reversed-field pinch (RFP) machine.Verification of reflectometer operation was achieved using plane metal targets to simulate the reflecting plasma cut-off layer. Targets were located at various distances from the antennas to cover the expected spatial reflection range. The theoretical and experimental characteristics were obtained by processing the intermediate frequency output of the detectors. Spurious signals are removed by calibrating the target data using residual fringe data. A zero-crossing detection algorithm was developed to accurately identify the beat fringes and to deduce the phase/frequency characteristic. Single subband and full sweep results are presented.     

A Simple X-ray Spectrometer and PC-based Data Acquisition System for Newly Developed X-ray Source Based on Laser Compton Scattering

A simple X-ray spectrometer and a PC-Based Data Acquisition System(DAS) have been developed newly in Shanghai Institute of Applied Physics(SINAP),Chinese Academy of Sciences (CAS) for the measurement of the X-ray source generated using laser Compton scattering.The system consists of liquid nitrogen cooled high resolution Si(Li) detector,electronics and a DAQ.The Si(Li) detector was designed and made by Center of Advanced Instruments in SINAP,CAS,it allows us to measure X-rays with the energy up to 60 keV and the energy resolution(FWHM) of 184 eV at 5.9 keV.We measured the system uncertainty was 0.2 eV and time drifting of detector was 0.05% both at 5.9 keV.The DAQ was based on Object-Oriented software LabVIEW 7.1,it has data on-line analysis and original data saved functions.     

电容储能型重频强流电子加速器控制系统北大核心CSCD

针对电容储能型重频强流电子加速器对自动控制的要求,研制了一套基于LabVIEW和PIC单片机的远程触发控制系统。本系统用普通的数据采集卡和单片机硬件实现了复杂的电路控制和时序控制,具有信号采集、调用表格数据、控制晶闸管触发等功能,以实现储能电容对变压器原边电容的稳定谐振充电。将该控制系统应用在重频强流电子加速器平台,重复频率运行时,能够保持原边电容充电的一致性和稳定性,系统长时间运行可靠、稳定、抗干扰能力强。     

基于LabVIEW的高功率微波驱动源监控系统

针对高功率微波源对前级驱动电源的计算机自动控制要求,设计了一套1 200 kV高功率微波驱动电源监控系统。系统采用多功能数据采集卡控制大功率调压器产生连续可调的工频电压,再经过环氧高压变压器和整流硅堆等转换为直流高压,对储能电容进行充电控制;采用高速数据输入输出卡控制触发系统按时序进行工作;监测计算机通过RS-485串口方式对直流高压、闸流管阳极电压、闸流管对地电流等进行实时状态监测;控制主机通过以太网与中央控制计算机实现通讯,可以单独控制电源工作,也可以通过中央计算机统一协调工作;采用LabVIEW作为软件开发平台,利用图形控件完成整个电源系统的控制监测等功能的设计;为了解决因电磁干扰强而引起的地电位抬高、高压采集不正常等问题,系统的软硬件都融入了可靠性设计。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,实时性强,界面友好,操作简单,具有良好的可扩展性和移植性。     

Development of a prototype of the ME readout electronics onboard the HXMT satellite

A prototype of the ME readout electronics onboard the Hard X-ray Modulate Telescope （HXMT） satellite is developed. Application Specific Integrated Chip （ASIC） is used to construct the front end electronics due to a large number of detectors. Field Programmable Gate Array （FPGA） is connected to the ASIC as a state machine controller and data FIFO in the DAQ system. A USB board is designed to communicate between the DAQ system and the computer. The design goals and features, the operation of the system and the preliminary performance of the prototype are described. The testing results show that the design goals of the prototype system have been achieved.     

一种基于PXI和LabVIEW的通用数据采集系统

针对某测试系统中提出的多种类型信号、多通道的数据采集要求,采用PXI采集硬件设计了一种可通过工作站进行远程控制的多通道数据采集系统。使用LabVIEW 2013编写了采集控制程序,实现了物理通道的配置、数据的采集、实时显示、存储及回放等功能。配置通道时,通过运用配置文件存储不同试验的通道信息,使系统具有做不同试验的能力;数据采集时,通过多任务的并行执行,提高了程序的执行效率;数据回放时,采用分页访问的形式,解决了回访数据量大的问题。测试结果表明：该系统能够很好地满足项目测试要求,适用于在其信号类型和路数范围内的各种测试任务,具有很强的通用性。     

Development of a prototype of the ME readout electronics onboard the HXMT satellite

A prototype of the ME readout electronics onboard the Hard X-ray Modulate Telescope (HXMT) satellite is developed. Application Specific Integrated Chip (ASIC) is used to construct the front end electronics due to a large number of detectors. Field Programmable Gate Array (FPGA) is connected to the ASIC as a state machine controller and data FIFO in the DAQ system. A USB board is designed to communicate between the DAQ system and the computer. The design goals and features, the operation of the system and the preliminary performance of the prototype are described. The testing results show that the design goals of the prototype system have been achieved.     

A Flash-ADC data acquisition system developed for a drift chamber array and a digital filter algorithm for signal processing

A Flash-ADC data acquisition (DAQ) system has been developed for the drift chamber array designed for the External-Target-Experiment at the Cooling Storage Ring at the Heavy Ion Research Facility, Lanzhou. The simplified readout electronics system has been developed using the Flash-ADC modules and the whole waveform in the sampling window is obtained, with which the time and energy information can be deduced with an offline processing. A digital filter algorithm has been developed to discriminate the noise and the useful signal. With the digital filtering process, the signal to noise ratio (SNR) is increased and a better time and energy resolution can be obtained.     

基于LabVIEW的空间相机试验测控系统设计

在LabVIEW开发环境下,基于虚拟仪器和PXI总线,采用National Instrument(NI)公司的数据采集卡,设计了一个空间相机试验测控系统,实现了硬件设计和软件功能。该系统具有多个通道,可测试温度、应力、应变等多种参数,能实现测控参数设置、数据采集与处理、数据及曲线显示、信号分析与处理、远程通信等多种功能。在某空间相机分系统热平衡试验中,用于测试、控制36个热敏电阻测温点和14个热电偶测温点的温度。结果表明,系统达到了0.5℃的控温要求;热电偶的标定和标准水银温度计的比对结果表明,本系统测温精度可达到0.15℃。与传统的文本语言相比,利用LabVIEW节省了大约80%的时间。本系统具有延续开发能力和可移植性,其设计方法能为其它测控系统的开发提供参考。