GTAF装置数字化数据获取系统的研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:chenda1982
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中子辐射俘获(n,γ)反应截面数据是核天体物理、核能开发、核装置设计、核废料处理等理论研究和应用研究领域需要的重要数据。高精度的(n,γ)反应截面数据是人们不懈追求的方向,这就对测量方法和仪器、设备提出了更高的要求。为此,中国原子能科学研究院研制了一套4π BaF2探测装置(GTAF),专用于(n,γ)反应截面的高精确测量。该探测器的主体是一个BaF2球壳,内径10cm、外径25cm,由40块BaF2晶体组成。BaF2闪烁体是目前时间响应最快的无机闪烁体,有利于应用中子飞行时间方法准确测量中子能量。BaF2晶体具有较低的中子灵敏度,散射中子进入BaF2晶体被俘获的几率较小,降低了测量中的中子本底。4πBaF2探测器在(n,γ)截面测量中可以不受γ射线多重性的影响,理论上具有接近100%的探测效率。在应用4π BaF2探测器进行(n,γ)反应截面测量时,需要用它的40个探测器单元(40路信号),对级联γ射线的加和能量谱、级联γ射线多重数分布、中子飞行时间谱等多个参数进行测量,数据获取系统若采用传统电子学方法,需要用到很多电子学插件、搭建很庞大的数据获取系统。GTAF的数据获取系统采用了基于高速数据采集卡(Flash ADC)的数字化全脉冲波形获取技术,不但简化了数据获取电子学系统,还实现了核事件的全信息采集,便于数据的离线分析。经实验研究,确定了Flash ADC最佳采集参数和数据分析方法,基于全脉冲波形数据获取方法成功构建了137Cs和60Co等放射源的γ能谱、60Co两条级联γ射线的加和能谱、以及系统的时间分布谱等;针对于BaF2闪烁体探测器,应用脉冲波形甄别的方法成功将γ射线和α粒子鉴别开来,为剔除探测器固有α粒子本底奠定了基础;基于Flash ADC数字化数据获取方法和ROOT软件框架,在Linux环境下采用C++语言编程建立了GTAF的数据获取和在线监视系统。本工作为GTAF的研制以及性能的提升积累了经验。
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