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Drift field improvement and test in a gem-tpc prototype

Chinese Physics C 2011年第1期35卷 56-60页

作者：郑保军李玉兰邓志勇李波 Department of Engineering Physics Tsinghua University School of Nuclear and Technology Lanzhou University

With the help of Maxwell, Ansys and Garfield, a simulation of the electric field and the deviation of electron drift in the drift volume of a gem-tpc prototype has been accomplished under the following conditions： Field Cages with one-side and double-side strips, with and without a guard ring. The advantage and necessity of a Field Cage with mirror strips and a guard ring were foreseen. According to the simulation results, TU-tpc was modified and tested; a larger effective area and better resolution were achieved.

关键词： gem-tpc electric field simulation electron drift spatial resolution

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Edims: an event-driven internal memory synchronized readout prototype ASIC chip developed for HFRS-tpc

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Nuclear Science and Techniques 2023年第12期34卷 177-189页

作者： Ming‑Yu Yang Yi Qian Tian‑Lei Pu Wei‑Jian Lu Zhi‑Kun Sun Hong‑Yun Zhao Jia‑Rui Zhang Zheng‑Qiang Liu Institute of Modern Physics Chinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Joint Department for Nuclear Physics Lanzhou University and Institute of Modern PhysicsCASLanzhou 730000China School of Nuclear Science and Technology Lanzhou UniversityLanzhou 730000China School of Nuclear Science and Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Advanced Energy Science and Technology Guangdong LaboratoryHuizhou 516000China

HFRS(HIAF FRagment Separator) will be the radioactive secondary beam separation line on High-Intensity heavy-ion Accelerator Facility(HIAF) in China. Several tpc detectors, with high count rates, are planned for particle identification and beam monitoring at HFRS. This paper presents an event-driven internal memory and synchronous readout(EDIMS)prototype ASIC chip. The aim is to provide HFRS-tpc with high-precision time and charge measurements with high count rates and a large dynamic range. The first prototype EDIMS chip integrated 16 channels and is fabricated using a 0.18-μm CMOS process. Each channel consists of a charge-sensitive amplifier, fast shaper, slow shaper, peak detect-and-hold circuit, discriminator with time-walk compensation, analog memory, and FIFO. The token ring is used for clock-synchronous readout. The chip is taped and tested.

关键词： gem-tpc HFRS Readout ASIC Self-trigger Timestamp TWC PDH SCA Token ring

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gem-tpc快中子谱仪控制与数据采集软件的开发

GEM-TPC快中子谱仪控制与数据采集软件的开发

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作者：姚珮珮华北电力大学

学位级别：硕士

中子能谱测量在核物理的发展中一直占据了重要地位,是核辐射探测领域的一项基本内容。为了满足近年来快中子能谱测量工作中不断提高的能量分辨率和探测效率的要求,清华大学开发出了一套基于gem-tpc的快中子能谱测量系统。gem-tpc是一种... 详细信息

中子能谱测量在核物理的发展中一直占据了重要地位,是核辐射探测领域的一项基本内容。为了满足近年来快中子能谱测量工作中不断提高的能量分辨率和探测效率的要求,清华大学开发出了一套基于gem-tpc的快中子能谱测量系统。gem-tpc是一种以气体电子倍增器,gem为探测器读出,以时间投影仪tpc为探测器本体的新型探测器,可基于核反冲法进行中子能谱的测量,其原型机探测系统和相关方面的设计目前还处于研制和调试阶段。因此,需要有一套与探测器配套的控制与数据采集系统(以下简称CDAQ),能在研制和调试阶段准确的控制探测器的测量工作,并能实时的反馈探测器在不同的工况下(如不同的气体配比,不同gem膜层数以及偏置电压等)输出信号的波形特征以及统计性信息的变化,从而得到探测器达到最佳工作时所需的条件参数以及在不同条件参数下性能(主要是能量分辨率及探测效率)的劣化曲线。本论文主要完成了该CDAQ系统的上位机控制与采集软件(PC software,以下简称PCS)的开发。PCS可实现对CDAQ系统进行实时在线的工作参数(如触发阈)配置和工作模式选择,可发送指令实现CDAQ系统的自检,并能以翻页机制实时显示gem-tpc探测器720通道信号的输出波形,以监测探测器工作状态及各个输出通道的电子学性能。论文还克服了以太网监听抓数据包和多通道随机信号分拣的难点。最后,PCS还可以将一段时间内采集的探测器输出的波形信息保存为tx、xls、二进制码等多种格式的文件,便于不同的分析和处理软件导入,可快速的提取出重建反冲核三维径迹所需的时间和位置信息,并根据反冲核沉积的能量,推算入射中子的能量。最后,通过在北京大学重离子加速器上的测试,检验了PCS配合CDAQ及探测器工作的效果与性能。检验结果显示,该软件可有效的控制探测器及CDAQ在不同参数下工作,可适应不同能量、强度和平均时间率的质子束流的测量要求。并从PCS记录的结果中可以准确的重建质子进入tpc后的三维径迹,为不断优化gem-tpc性能以致最终实现高能量分辨率、高效率的中子能谱测量提供了重要的支持。

关键词：中子能谱测量 gem-tpc PCS LabVIEW CDAQ

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Track reconstruction based on Hough-transform for ntpc

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Chinese Physics C 2014年第12期38卷 50-54页

作者：牛莉博李玉兰黄孟何彬李元景 Department of Engineering Physics Tsinghua University Key Laboratory of Particle&Radiation Imaging(Tsinghua University)Ministry of Education Xi'an Research Institute of Hi-Tech

A gem-tpc prototype, which will be used as a fast neutron spectrometer based on the recoil proton method, is designed and being constructed in Tsinghua University. In order to derive the recoil angle of the recoil proton, tracks of recoil proton in the tpc sensitive volume must be reconstructed. An algorithm based on Houghtransform for track finding and least square method for track fitting was developed in this paper. Based on the Monte Carlo simulation data given by Geant 4, a detailed track reconstruction process was introduced and the spectrum of induced fast neutron was derived here. The results show that the algorithm was effective and high-performance.With the recoil angle of the proton less than 30°, a 4.4% FWHM neutron energy resolution was derived for 5 Me V induced fast neutron, and the detection efficiency was about 2×10^-4.

关键词： fast neutron spectrometer gem-tpc Hough-transform track reconstruction Geant4

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