脉冲式慢正电子寿命谱仪电子学系统研究

慢正电子束技术已经成为凝聚态物理学、化学和材料科学研究的主要研究工具之一。与传统的慢正电子寿命谱仪不同，脉冲式慢正电子寿命谱仪是利用对慢正电子束流进行脉冲化的脉冲调制信号作为起始信号来对慢正电子寿命进行测量，具有较高的时间分辨。本项目的申请是为了在系统原型样机的基础上进一步开展自制化脉冲式慢正电子寿命谱仪电子学系统的研究，主要包含三个方面：其一为高速脉冲调制系统，要求产生三路同步的高精度调制信号和一路时间起始信号，要求纳秒级的信号边沿及几十皮秒的信号间相位晃动和调整；其二为高精度时间测量系统，要求测量精度达到几百皮秒，其三在电子学系统中开展前沿定时、在线核信号数字处理及用于前沿定时修正、脉冲成形和信号时间信息提取的数字化处理算法等的研究。本课题拟采用脉冲宽带放大、时钟分相、精密延时、定时甄别、时间测量、数字脉冲处理及数字信号处理等先进技术完成电子学系统研制及算法研究。

在项目执行期间，按照项目计划书和项目申请书的内容开展了研究工作，主要完成了以下研究内容：.1）设计了精密时间测量电子学模块和大范围高精度数字延时电子学模块。时间测量采用恒比定时电路和商用时间测量芯片TDC-GP2，数字延时采用FPGA和精密延时芯片联合的方式进行延时系统的设计。.2）开展基于FPGA实现的数字化核能谱仪设计中各种滤波成形算法及相关的各种定时技术进行研究，结合Matlab、Quartus、Simulink等工具进行了性能验证。.3）设计基于恒比定时技术的数字时间谱仪硬件电路设计，并对数字恒比定时算法进行了研究。系统采用模拟电路+FPGA的结构，利用FPGA中的DSP硬核实现恒比定时算法。.在项目执行过程中，发表学术论文2篇（1篇ISTP，1篇核心期刊CSCD）。.综上所述，已基本完成了项目任务书的工作内容，完成了精密时间测量、大范围高精度数字延时、数字时间谱仪硬件电路，进行了相关算法研究、设计实现及相关测试，达到了本项目的预期目标。