宇宙射线μ子成像触发逻辑电路插件的研制
发布时间：2021-06-15 09:36
宇宙射线μ子成像技术是一种新裂变核材料探测技术，根据μ子穿过被探测物体前后径迹偏转角的变化，结合图像重建算法，可以探测物体内部是否含有裂变核材料，从而实现对车辆、集装箱等走私裂变核材料的无损伤检测。在μ子成像装置中，触发逻辑插件是触发判选系统的重要组成部分，其作用是快速实时的对有效μ子事例进行选择，并产生触发信号。触发信号的目的是减少偶然触发率并排除无效的本底事例，当一个μ子穿过六组漂移管探测器和上下塑料闪烁体探测器时，称之为一个可用的好事例，当可用的好事例出现时，需要为系统提供一个触发信号，触发逻辑信号是塑料闪烁体S1和S2以及上层漂移管与下层漂移管四组信号相符合而产生的。论文调研了宇宙射线μ子成像技术的研究现状，对μ子成像技术中触发逻辑电路这一重要组成部分进行了研究，并研制了用于宇宙射线μ子成像原型样机的触发逻辑电路插件。具体工作如下：1、根据国内外宇宙射线μ子成像技术的发展情况，对宇宙射线μ子成像装置的工作原理进行了理论研究，并结合μ子成像技术中触发逻辑电路的研究需要，确定触发逻辑电路的结构及设计要求。2、根据可编程逻辑电路（FPGA）的特点及LVDS信号传输的要求，设计了用于μ...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LANL实验室对由铅块组成的“LANL”四字母的μ子成像结果
第二章 宇宙射线 μ 子成像装置线 μ 子是初级宇宙射线穿过地球大气层时，与大气层中的空生的高能带电粒子，它具有极强的穿透能力，能够轻易地穿到介质中的 μ 子与介质发生多次库仑散射作用后，其运动方散射角，散射角分布大小与介质内靶核的原子序数相关。从 μ 子穿过被探测介质前后径迹散射角的变化，结合图像重穿过的被测介质内部是否含有裂变核材料。成像原理线 μ 子与介质相互作用有以下三种相互作用过程：在介质中在介质中完全被吸收以及在介质中与运动路径上的核子相互射，如图 2.1 所示。
由表 2.2 可以看出，4GeV 的 μ 子能够穿透 1m 厚的铀物质，能量 40GeV 的μ 子可以穿透几十米的混凝土和铁。那么对于用铅或其他特殊材料屏蔽的物体，μ 子都能够轻易穿过，且 μ 子被完全吸收的概率极小。例如，4GeV 的 μ 子只有在穿过 1.6m 厚的铅时才会完全损失能量。c ）在介质中与运动路径上的核子相互作用发生多次库伦散射μ 子穿过介质时，会与介质中的原子不断发生小角度库仑散射，在这些独立小散射角的总效果下会形成一个最终的散射角，如图 2.2 所示，μ 子在介质中发生的每一次散射，其方向都是随机的，这就导致了 μ 子在介质中运动路径的随机性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]阻抗板探测器工作电压和时间分辨率的测量及分析[J]. 李笑梅,周峰,胡守扬,文群刚,李成波,傅元勇,周静,孟秋英,叶力. 原子能科学技术. 2009(05)
[2]用于核材料检测的两种宇宙射线μ子位置灵敏探测器[J]. 罗炜,王红艳,陈凌,凌球,庞洪超,王茂枝,杨宏伟,徐旭涛. 核电子学与探测技术. 2009(02)
[3]一种用于μ子成像检测技术的探测器校正方法[J]. 刘圆圆,赵自然,陈志强,张丽,王振天. 核电子学与探测技术. 2008(04)
[4]用于宇宙射线μ子成像的MLS-EM重建算法加速研究[J]. 刘圆圆,赵自然,陈志强,张丽,涂超. CT理论与应用研究. 2007(03)
[5]BESIII漂移室电子学时间测量电路的三种方案比较[J]. 赵豫斌,江晓山. 核电子学与探测技术. 2007(03)
[6]天然宇宙射线μ子成像检测技术研究进展[J]. 涂超,赵自然,张丽. 中国体视学与图像分析. 2006(04)
[7]高气压精密漂移管的时间性能研究[J]. 欧阳群,庄胥爱,谢一冈,郑树臣,迟少鹏,谢嵩,韩红光,程绍臣,杨艺. 高能物理与核物理. 2005(04)
[8]LVDS技术原理和设计简介[J]. 张健,吴晓冰. 电子技术应用. 2000(05)
[9]BESⅡ 主漂移室径迹判选系统[J]. 丁慧良,顾建辉,郁忠强,过雅南,赵棣新,李卫东,马恩成,张月元,谈益平,杜玉远,姚卫良. 核电子学与探测技术. 1999(01)
[10]北京谱仪的触发判选系统[J]. 过雅南,郁忠强,丁慧良,盛俊鹏,杨熙荣,顾松华,李启明,吴熙东,张春燕,董艾平,林丰成,赵棣新. 高能物理与核物理. 1990(12)
博士论文
[1]高Z物质宇宙线成像系统读出电子学方法研究[D]. 窦飞.中国科学技术大学 2012
[2]大亚湾中微子实验中RPC电子学前端读出板和读出插件的研制[D]. 杨珩.中国科学技术大学 2010
本文编号：3230809
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LANL实验室对由铅块组成的“LANL”四字母的μ子成像结果
第二章 宇宙射线 μ 子成像装置线 μ 子是初级宇宙射线穿过地球大气层时，与大气层中的空生的高能带电粒子，它具有极强的穿透能力，能够轻易地穿到介质中的 μ 子与介质发生多次库仑散射作用后，其运动方散射角，散射角分布大小与介质内靶核的原子序数相关。从 μ 子穿过被探测介质前后径迹散射角的变化，结合图像重穿过的被测介质内部是否含有裂变核材料。成像原理线 μ 子与介质相互作用有以下三种相互作用过程：在介质中在介质中完全被吸收以及在介质中与运动路径上的核子相互射，如图 2.1 所示。
由表 2.2 可以看出，4GeV 的 μ 子能够穿透 1m 厚的铀物质，能量 40GeV 的μ 子可以穿透几十米的混凝土和铁。那么对于用铅或其他特殊材料屏蔽的物体，μ 子都能够轻易穿过，且 μ 子被完全吸收的概率极小。例如，4GeV 的 μ 子只有在穿过 1.6m 厚的铅时才会完全损失能量。c ）在介质中与运动路径上的核子相互作用发生多次库伦散射μ 子穿过介质时，会与介质中的原子不断发生小角度库仑散射，在这些独立小散射角的总效果下会形成一个最终的散射角，如图 2.2 所示，μ 子在介质中发生的每一次散射，其方向都是随机的，这就导致了 μ 子在介质中运动路径的随机性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]阻抗板探测器工作电压和时间分辨率的测量及分析[J]. 李笑梅,周峰,胡守扬,文群刚,李成波,傅元勇,周静,孟秋英,叶力. 原子能科学技术. 2009(05)
[2]用于核材料检测的两种宇宙射线μ子位置灵敏探测器[J]. 罗炜,王红艳,陈凌,凌球,庞洪超,王茂枝,杨宏伟,徐旭涛. 核电子学与探测技术. 2009(02)
[3]一种用于μ子成像检测技术的探测器校正方法[J]. 刘圆圆,赵自然,陈志强,张丽,王振天. 核电子学与探测技术. 2008(04)
[4]用于宇宙射线μ子成像的MLS-EM重建算法加速研究[J]. 刘圆圆,赵自然,陈志强,张丽,涂超. CT理论与应用研究. 2007(03)
[5]BESIII漂移室电子学时间测量电路的三种方案比较[J]. 赵豫斌,江晓山. 核电子学与探测技术. 2007(03)
[6]天然宇宙射线μ子成像检测技术研究进展[J]. 涂超,赵自然,张丽. 中国体视学与图像分析. 2006(04)
[7]高气压精密漂移管的时间性能研究[J]. 欧阳群,庄胥爱,谢一冈,郑树臣,迟少鹏,谢嵩,韩红光,程绍臣,杨艺. 高能物理与核物理. 2005(04)
[8]LVDS技术原理和设计简介[J]. 张健,吴晓冰. 电子技术应用. 2000(05)
[9]BESⅡ 主漂移室径迹判选系统[J]. 丁慧良,顾建辉,郁忠强,过雅南,赵棣新,李卫东,马恩成,张月元,谈益平,杜玉远,姚卫良. 核电子学与探测技术. 1999(01)
[10]北京谱仪的触发判选系统[J]. 过雅南,郁忠强,丁慧良,盛俊鹏,杨熙荣,顾松华,李启明,吴熙东,张春燕,董艾平,林丰成,赵棣新. 高能物理与核物理. 1990(12)
博士论文
[1]高Z物质宇宙线成像系统读出电子学方法研究[D]. 窦飞.中国科学技术大学 2012
[2]大亚湾中微子实验中RPC电子学前端读出板和读出插件的研制[D]. 杨珩.中国科学技术大学 2010
本文编号：3230809
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