在核物理学相关专业的教学实践过程中,卢瑟福散射实验无论对培养学生的物理思想,还是实验操作技能,都有着很强的指导意义。随着集成电路技术的发展和嵌入式系统的广泛应用,本论文设计了一套完整的卢瑟福散射实验数据获取系统,该系统具有功耗低、集成度高、成本低以及操作简单等优点,可应用于各大高校的物理实验室中,取代笨重老旧的实验设备。论文简述了卢瑟福α粒子散射实验原理,241Am通过准直器放射出细直的α射线作为粒子源,轰击到金箔靶材上发生散射。金硅面垒型半导体探测器获取到散射粒子,并将其转化为电荷信号输出。为研究不同散射角下的实验结果,通过控制步进电机驱动靶台转动,改变探测器接收到的散射角度。电荷灵敏前置放大器将探测器输出转化为电压信号,并放大一定倍数；主放大器包括极性转换电路、极—零相消电路、放大电路、积分滤波电路等部分,对信号做极性选择、去除堆积、改变增益和滤波成形等处理,输出准高斯型信号。基于STM32F4系列微处理器设计了多道脉冲幅度分析器,它会对处理后的信号进行甄别、展宽,再经过内嵌ADC将信号幅度数字化,以便对散射信号做进一步的分析和处理。电荷灵敏前置放大器输出信号上升时间小于200ns；散射角度控制系统转动步进角有1°、5°、10°三档可选；主放大器采用差分形式输入,可改换输出脉冲极性,且具有共模抑制比大的特点,可用于抑制由输入长电缆引入的干扰。此外,主放大器还具有五档增益选择,时间常数为1μs。