随着人类工业发展对能源的需求量越来越大,而清洁的可再生能源利用率占比并不高,聚变核能作为一种新型清洁能源,在国际上深受各国的广泛关注。在聚变核能的研究和利用过程中,如何保证长时期的安全稳定运行,就需要一整套诊断系统来监控聚变运行的各种状态,包括等离子体温度测量,等离子体密度测量,等离子体位形测量,磁测量,光谱测量,辐射测量等等。其中,硬X射线诊断系统是测量聚变等离子体运行过程中辐射的硬X射线参数,从而研究快速电子行为,低杂波（LHW）沉积和驱动效果等物理特性。而该项诊断最核心的电子学测量技术就是多通道脉冲幅度分析技术,该技术被广泛运用到核能谱测量仪中。随着数字化和半导体技术的蓬勃发展,核测量技术也在不断的更新换代。多通道脉冲幅度分析器逐步由模拟化向数字化发展,数字化多通道脉冲幅度分析仪不仅硬件电路结构更加简单,并且其精度和灵敏度也逐渐提高,成为国内外研究的热点。先进实验超导托卡马克装置（EAST）是国内最先进的核聚变研究平台,在世界聚变研究领域也具有重要地位。随着聚变研究的不断发展,在EAST装置的硬X射线诊断中,对能谱测量的精度、时间分辨率、通道数以及数据传输协议等方面均已不满足高参数等离子体运行的要求,而市场上的通用产品又不能直接满足需求,因此需要对该系统进行改造升级研究。本文选择“基于PXIE的数字多通道分时脉冲幅度分析电子学系统研究”为课题,对多通道分时脉冲幅度分析系统（MTPHA）的软、硬件进行研究,并在多种实验环境和EAST装置中验证了该系统的性能。其中,该系统的核心部件（MTPHA）功能板卡以16位高精度型号为AD9269的芯片作为模数转换（ADC）模块,以美国Xilinx（赛灵思）公司生产的Kintex-7的FPGA系列中型号为XC7K325T-FFG900的FPGA芯片作为能谱数据处理和控制模块,并以Xilinx公司提供的PCIe开源代码为基础,实现PXIE总线通讯协议的能谱数据的传输,通道地址最大支持4096道,最小时间分辨率为2ms。MTPHA板卡的硬件电路主要包括信号限幅电路、信号切换电路、模拟信号放大电路、单端转差分电路、ADC模数转换电路、FPGA配置电路、Flash存储电路、PXIE接口电路以及电源电路等。采用硬件描述语言（Verilog HDL）在VIVADO 2016.3软件上完成FPGA内部逻辑功能的设计,包括模数转换的采样控制、脉冲识别、寻峰处理、能谱存储与数据传输等算法。MTPHA将处理后的能谱数据通过PXIE通讯协议上传至上位机LABVIEW软件,通过LABVIEW软件对能谱数据进行实时处理、显示、存储。PXIE总线通信协议是通过FPGA中的硬件代码与主机中的LABVIEW软件相结合来实现的。由于LABVIEW软件采用图形化的编程语言简单易用,很大程度上减少了系统的开发周期,降低了研发成本。MTPHA的性能在实验室使用任意信号发生器,¹⁵²Eu同位素辐射源进行了测试,并在EAST装置的等离子体放电运行环境进行了测试。由实验结果可知,MTPHA的半峰全宽（FWHM）不超过2个通道地址,脉冲高度和通道地址的线性相关系数R为1,表明该板卡的能量分辨率和线性度非常高。另外,在EAST实验中,MTPHA可以很好地工作并且产生与其他诊断结果一致的实验数据,更进一步表明MTPHA稳定可靠,有助于研究EAST以及将来的CFETR中的快速电子行为,低杂波沉积及其驱动效果。同时也可以推广应用的其他通用核能谱测量场合。