CSNS 上 Back-n 的飞行时间测量电子学
仪器与探测器
2019-09-04 v1 信号处理
摘要
Back-n 是中国散裂中子源（CSNS）上的白中子实验设施。初级质子束的时间结构使其完全适用于采用 TOF（飞行时间）法测量中子能量。我们在为 Back-n 全部七个探测器设计的通用读出电子学上实现了 TOF 测量电子学。该电子学基于 PXIe（面向仪器的外围组件互连高速扩展）平台，由 FDM（现场数字化模块）、TCM（触发与时钟模块）和 SCM（信号调理模块）组成。与 CSNS 加速器同步的 T0 信号代表中子从靶出射，是时间戳的起始。触发与时钟模块（TCM）基于 PXIe 背板总线接收、同步并分发 T0 信号至各 FDM。同时，经调理后的探测器信号送入 FDM 进行波形数字化。信号的首采样点是时间戳的停止。根据起始、停止时间戳及信号超阈值时间，可获得总 TOF。TCM 上实现了基于 FPGA（现场可编程门阵列）的 TDC，以精确获取异步 T0 信号与全局同步时钟相位间的时间间隔。FDM 上亦基于 FPGA 实现 TDC，以精确获取 T0 到达 FDM 与探测器信号首采样点间的时间间隔，信号超阈值时间离线获得。该 TOF 测量方法高效且无需额外模块。测试结果表明 TOF 精度为亚纳秒级，可满足 CSNS 上 Back-n 的要求。
引用
@article{arxiv.1806.09250,
title = {Electronics of Time-of-flight Measurement for Back-n at CSNS},
author = {T. Yu and P. Cao and X. Y. Ji and L. K. Xie and X. R. Huang and Q. An and H. Y. Bai and J. Bao and Y. H. Chen and P. J. Cheng and Z. Q. Cui and R. R. Fan and C. Q. Feng and M. H. Gu and Z. J. Han and G. Z. He and Y. C. He and Y. F. He and H. X. Huang and W. L. Huang and X. L. Ji and H. Y. Jiang and W. Jiang and H. Y. Jing and L. Kang and B. Li and L. Li and Q. Li and X. Li and Y. Li and R. Liu and S. B. Liu and X. Y. Liu and G. Y. Luan and Y. L. Ma and C. J. Ning and J. Ren and X. C. Ruan and Z. H. Song and H. Sun and X. Y. Sun and Z. J. Sun and Z. X. Tan and J. Y. Tang and H. Q. Tang and P. C. Wang and Q. Wang and T. F. Wang and Y. F. Wang and Z. H. Wang and Z. Wang and J. Wen and Z. W. Wen and Q. B. Wu and X. G. Wu and X. Wu and Y. W. Yang and H. Yi and L. Yu and Y. J. Yu and G. H. Zhang and L. Y. Zhang and J. Zhang and Q. M. Zhang and Q. W. Zhang and X. P. Zhang and Y. T. Zhao and Q. P. Zhong and L. Zhou and Z. Y. Zhou and K. J. Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.09250},
year = {2019}
}
备注
4 pages, 13 figures, 21st IEEE Real Time Conference