针对楔条形位置灵敏阳极的读出电子学研制

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本文主要介绍一个WSA(Wedge Strip Anode)位置灵敏探测器的读出电子学系统。该系统主要的功能是测量MCP微通道板探测器WSA阳极输出的3路脉冲光电流信号的脉冲电荷量,在此基础上实现WSA阳极的位置分辨。电子学系统通过FPGA实现各个电路模块的时序控制和逻辑功能,包括:对模拟信号的滤波成形、阈值比较甄别、脉冲峰保持和峰位检测、ADC模数转换等,经过FPGA内部的数据处理和缓存,最后数据通过UART-USB接口芯片通过USB协议传输到计算机,供分析软件读取和分析。本文第一部分概述了MCP微通道板探测器和WSA位置灵敏阳极的基本原理,分析了该系统需要采集的模拟信号的特点和技术需求,进而提出了电子学需要达到的技术指标。在本文的硬件设计部分,详细介绍了信号调理、基线恢复、峰值保持和FPGA核等部分的电路设计和硬件实现。在本文的软件设计部分,比较详细的介绍了FPGA内部时序逻辑和数据处理的设计思想,包括:对于前端模拟电路的控制时序、ADC模数变换器的读出时序、内部FIFO缓存、数据传输接口等的设计与实现。本文最后介绍了该读出电子学系统的部分测试实验结果,以及与MCP微通道板探测器WSA位敏阳极实际联调实验的成像结果,初步验证了系统的性能指标。
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