位置灵敏型中子探测器的数据获取系统开发课件

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成都位置灵敏型中子探测器

数据获取系统开发

赵东旭，章红宇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概要位置灵敏型中子探测器-多丝正比室探测器应用背景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（ChinaSpallationNeutronSource,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中国散裂中子源（CSNS）中国散裂中子源（ChinaSpaCSNS园区效果图5CSNS园区效果图5CSNS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6CSNS开工前审批手续的“四部曲”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中国散裂中子源项目一期拟建的三台谱仪分别为：7CSNSDAQ8CSNSDAQ8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位置灵敏型中子探测器-多丝正比室探测器多丝正比室(MWPC)多丝正比室探测器系统构成电子学（基于VME64X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20cm×20cm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多丝正比室探测器系统构成电子学（基于VME64X规范设计）技数据获取系统

6UVME64x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：Tornado2.0上位机：Visualstudio2010、LabVIEW8.2数据获取系统

6UVME64x机箱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：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上位机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上位机程序设计上位机程序流程上位机程序给控制器依次发送“LO上位机程序设计采用C++程序设计语言在VisualＣ++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LabVIEW8.2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。上位机程序设计采用C++程序设计语言在VisualＣ++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（ChainedBLockTransfer，CBLT）采用C++程序设计语言在上位机的Tornado2.0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。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控制器程序设计控制器程序流程控制器程序分为I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55Fe5.9keVX射线能量分辨率 ~23%位置分辨 ~378.8μm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总结