1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,位置灵敏型中子探测器,数据获取系统开发,赵东旭，章红宇,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,2011.7.7,成都,1,概要,位置灵敏型中子探测器,-,多丝正比室探测器应用背景,多丝正比室探测器系统构成,多丝正比室探测器数据获取系统设计,上位机程序设计,控制器程序设计,数据组装,数据分析,总结,2,散裂中子源,散裂中子源是一种先进的大型科学装置，为众多学科前沿领域的研究提供了一种不可替代的研究工具。它所提供的中子散射技术，是多学科研究中探测物质微观结构和原子运动的强有力的手段。它与同步辐射互补又具有独特和不可替代的作用。,当一个中等能量的质子打到重核（钨、汞等元素）之后会导致重核的不稳定而“蒸发”出,20-30,个中子，这样重核“裂开”并向各个方向“发散”出相当多的中子，大大提高了中子的产生效率，按这种原理工作的装置称为散裂中子源。,3,中国散裂中子源（,CSNS,）,CSNS,的建成，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，并进入世界四大散裂中子源行列，为国内外科学
2、家提供世界一流的中子科学综合实验装置，以确保中国在中子科学领域内的先进地位。,中国散裂中子源,（,China Spallation Neutron Source,CSNS,）由一台,80MeV,负氢直线加速器、一台,1.6GeV,快循环质子同步加速器、两条束流输运线，一个靶站和多台谱仪及相应的配套设施组成。,4,CSNS,园区效果图,5,CSNS,开工前审批手续的“四部曲”,项目建议书,可行性研究报告,初步设计报告,开工报告,2011,年,2,月,24,日，国家发展和改革委员会正式下发文件，批复了中国散裂中子源（,CSNS,）国家重大科技基础设施项目可行性研究报告,6,中国散裂中子源项目一期拟建的三台谱仪分别为：,高通粉末衍射仪（,HIPD,）,多功能反射仪（,MR,）,小角散射仪（,SANS,）,7,CSNS DAQ,8,位置灵敏型中子探测器,-,多丝正比室探测器,多丝正比室,(MWPC),探测器,是中国散裂中子源（,CSNS,）工程,-,多功能反射仪中子成像探测器的主探测器。,多功能反射仪中子成像探测器,多丝正比室探测器结构和外观,9,多丝正比室探测器系统构成,电子学（基于,VME
3、64X,规范设计）,前置放大器（,PreAmp,）,校准刻度与控制插件（,MCAC,）,电荷测量插件（,MQ,）,扇出插件（,Fanout,）,技术参数,指标,有效面积,20cm20cm,阳极丝距,2mm,读出通道,200,路（,X,：,100,，,Y,：,100,）,MWPC,探测器,多丝正比室探测器系统结构图,10,数据获取系统,6U VME64x,机箱,MVME5100,控制器（,PowerPC,体系结构）,交换机,上位机,操作系统：,控制器：,VxWorks,上位机：,Windows7,软件开发环境：,控制器：,Tornado 2.0,上位机：,Visual studio 2010,、,LabVIEW 8.2,11,多丝正比室探测器数据获取系统设计,上位机通过交换机网络发送命令和配置信息给,VME,机箱控制器支配控制器工作,通过,VME,机箱控制器配置电子学数据获取,插件,，读取电子学采集的数据，对数据进行组装，将组装好的数据通过交换机网络传输到上位,PC,机,在上位,PC,机，对组装数据进行解析，获取中子的入射位置信息，进行实时显示和数据存储。,数据获取的过程：,12,上位机
4、程序设计,上位机程序流程,上位机程序给控制器依次发送“,LOAD,”，“,CONF,”，“,PRER,”，,“SATR”,，“,SPTR,”，“,STOP,”，,“UNCF”,，,“UNLD”,，,“EXIT”,命令。上位机程序收到下位机程序退出取数消息后，上位机程序结束。,上位机命令及其意义,13,上位机程序设计,采用,C+,程序设计语言在,Visual,+,中编写动态链接库程序，实现组装配置信息，发送配置信息和命令给控制器并网络接收来自控制器的信息，接收和汇集来自控制器的数据，解析和存储数据的功能；,采用,LabVIEW,图形化编程语言在,LabVIEW 8.2,中编写上层用户界面，实现调用动态链接库，创建、打开文件，将数据存文件，关闭文件，将参数和调用返回值进行相应的传递、汇合、选取，以及实时的数据分析和结果显示的功能。,14,控制器程序设计,为了满足探测器在放射源实验和束流实验中的,高事例,率、,高,数据量的,要求,，数据,获取系统采用了多项技术提高性能：,多线程,数据,环型缓冲,区,有限,状态机,链式块传输（,Chained,BLock Transfer,，,CBLT,）,采用,C+,程序设计语言在上位机的,Tornado 2.0,交叉编译环境下编写和编译，然后通过网络下载到控制器上运行。,15,控制器程序设计,控制器程序流程,控制器程序分为,Initialized,、,Loaded,、,Configured,、,Ready,、,Running,、,Exited,六种状态，控制器程序循环地接收命令并根据命令和当前状态执行相应的动作，转向相应的状态并发送当前状态和动作完成情况信息给上位机。,控制器状态及其意义,16,数据组装,原始数据格式,组装后的数据带有一系列的说明信息,组装后的数据格式,17,数据分析,阳极条,读出条数据直方图,X,，,Y,散点图,重心坐标能谱图,55,Fe 5.9keV X,射线,能量分辨率,23%,位置分辨,378.8m,18,总结,高分辨位置灵敏探测型中子探测器经过了原型机测试、成像测试和中子源测试等研发阶段，数据获取系统在这些实验中达到探测器的工作要求。,在探测器和电子学调试系统、获得关键性能参数和优化性能等工作中，数据获取系统起到了非常重要的作用，给探测器的最终用户提供了友好的使用界面。,19,
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