用于同步辐射硅像素探测器的数据获取软件的实现

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随着同步辐射在科研、工业等领域的广泛应用,用于同步辐射实验的探测器技术越来越受到重视。由于像素型探测器具备高空间分辨、大动态范围、快时间响应等优点,中国科学院高能物理研究所、核探测与核电子学国家重点实验室开展了硅像素探测器研制项目,目标是研制高性能像素阵列探测器,为同步辐射实验提供先进的探测工具,也希望能打破国外机构在硅像素探测器领域的垄断地位。  数据获取系统是探测器系统中不可或缺的一部分,本篇论文的主要目标是构建用于同步辐射的硅像素探测器的数据获取系统,论文核心工作在于数据获取软件的设计与实现。  论文中实现了数据获取系统的数据流软件,通过网络从前端电子学通道读出数据,完成数据的组装、压缩以及存储。论文还实现了数据获取系统的交互软件,用于运行控制、状态监测以及实验图像的显示与操作。交互软件通过网络与数据流软件通信,使用跨平台技术实现,为整个数据获取系统的部署与使用提供了便利。  目前,硅像素探测器项目的一期样机已经搭建完成,样机前端一共有36万个像素点,像素点的数据分12个通道读出,最高读出帧率1KHz,对应数据带宽为686MiB/s。该样机已在多种实验场景中得到应用,实验结果表明,本文所构建的数据获取系统在功能和性能上均能满足样机需求,达到了项目设计指标。同时,模拟测试表明,数据获取系统自身的最高性能可达到1.09GiB/s,为项目后期可能的设计升级提供了较大的性能冗余。
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