专利名称：一种多通道同步能谱采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多通道同步能谱采集系统，属于核谱学及核电子学技术领域。
背景技术：
多通道能谱采集系统用于记录和分析核物理事件的脉冲信息，在各类核物理实验及核分析技术中被广泛应用，其核心原理是同时记录来自各路(通道)的脉冲信号的能量及时间的信息，并将数据进行分析、处理、记录，以获取核事件发生的物理过程。多通道同步能谱采集系统由探测器阵列、前端模拟电路、ADC、数字信号处理单元、计算机通讯接口以及计算机软件等部分组成。传统的多通道同步能谱采集系统一般采用多个CAMAC标准插件以及NM标准ADC 分别对来自各路(通道)的脉冲信号并行进行模数转换，并分别通过专用的计算机辅助测量与控制模块(CAMAC Module)进行数据分析和传输。这种方式的缺点是集成度不高且价格昂贵，无法实现较大数量的信号通道的应用。日本京都大学(Kyoto University)使用定制的前端模拟电路读出芯片，提高了电子学系统的集成度，从而可以和日本滨松光子株式会社生产的H8500型PS-PMT配合，实现了 64路的多通道同步能谱采集系统，但这种定制的芯片还未商品化，没有购买渠道。发明内容针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种能够实现商品化的多通道同步能谱采集系统，使其可以对多达1024路信号通道进行同步的能谱采集以及处理和分析。为了实现上述目的，本发明提供的一种多通道同步能谱采集系统，包括四个探头模块和一数据接口模块，每个探头模块均由位置灵敏光电倍增管耦合晶体阵列与前端信号处理模块连接，通过ADC模块和基于FPGA设计的控制模块连接到数据接口模块，所述ADC模块采用电流输入型ADC芯片DDC316。所述基于FPGA设计的控制模块控制所述ADC芯片，完成对位置灵敏光电倍增管输出信号的积分、A/D转换，同时提取各通道符合要求的光子事件A/D转换后的数据，标记上位置信息数据后输出给数据接口模块。所述数据接口模块由ARM系统构成，用于将探头数据通过以太网接口传输给计算机。与传统技术相比，本发明的优点在于1)采用DDC316作为ADC芯片，能够大幅提高系统的集成度，同时作为商业芯片，可以方便的实现系统的商品化；2)采用四个16X16的位置灵敏光电倍增管，实现了对1024道数据进行同步处理。
图I是本实用新型的多通道同步能谱采集系统的原理框图。图2是本实用新型的系统实际采集不同放射源的Y能谱图。
具体实施方式
图I给出了系统具体实现的原理框图。[0016]本实用新型的多通道同步能谱采集系统由四个相互独立的探头模块和数据接口模块连接于计算机构成。数据接口模块完成将探头数据通过以太网接口传输给计算机的功能。每个探头模块分别由位置灵敏光电倍增管PS-PMT耦合晶体阵列、前端信号处理模块、ADC模块和基于FPGA设计的控制模块构成。位置灵敏光电倍增管PS-PMT采用日本滨松光子株式会社生产的H9500型光电倍增管，具有16 X 16像素输出，像素尺寸为2. 8mmX 2. 8mm，耦合同样规格的CsI晶体阵列。采用TI公司生产的ADC芯片DDC316，该芯片为16通道、电流输入、16位的ADC芯片，每路信号通道上同时具有2套电流积分电路，可以实时将输入的电流信号转换成数字量，同时具有封装小集成度高的特点。通过类似于恒流源电路的前端数据处理模块将位置灵敏光电倍增管的输出信号与DDC316进行匹配。通过电源模块提供H9500工作所需高压。FPGA芯片使用Altera公司生产的Cyclone II系列中的EP2C20Q240，与同类型其他产品相比，该芯片具有价格低、容量大、性能优良的特点。系统工作时，在FPGA芯片中使用硬件编程语言(VHDL)实现对DDC316控制，完成对PS-PMT输出信号的积分、A/D转换，同时通过甄别算法提取各通道符合要求的光子事件 A/D转换后的数据，标记上位置信息数据后输出给数据接口模块，数据接口模块将四个探头模块的能量、位置信息数据通过以太网接口传输给计算机，在计算机的软件中做进一步的计算和处理。图2是本系统实际采集的不同放射源(57Co、137Cs)的Y能谱，对57Co的能量分辨率达到23. 5%，对137Cs的能量分辨率达到21. 0%。
权利要求1.一种多通道同步能谱采集系统，包括四个探头模块和一个数据接口模块，每个探头模块均由位置灵敏光电倍增管耦合晶体阵列与前端信号处理模块连接，通过ADC模块和基于FPGA设计的控制模块连接到数据接口模块，所述ADC模块采用电流输入型ADC芯片DDC316。
2.如权利要求I所述的一种多通道同步能谱采集系统，其特征在于所述基于FPGA设计的控制模块控制所述ADC芯片，完成对位置灵敏光电倍增管输出信号的积分、A/D转换，同时提取各通道符合要求的光子事件A/D转换后的数据，标记上位置信息数据后输出给数据接口模块。
3.如权利要求I或2所述的一种多通道同步能谱采集系统，其特征在于所述数据接口模块由ARM系统构成，用于将探头数据通过以太网接口传输给计算机。
专利摘要本实用新型涉及一种多通道同步能谱采集系统，包括四个探头模块和一个数据接口模块，每个探头模块均由位置灵敏光电倍增管耦合晶体阵列与前端信号处理模块连接，通过ADC模块和基于FPGA设计的控制模块连接到数据接口模块，所述ADC模块采用电流输入型ADC芯片DDC316。本实用新型具有集成度高、易于实现商品化的优点。
文档编号G01T1/36GK202548336SQ20122001668
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者李福贵, 李高峰, 陈嘉 申请人:北京滨松光子技术股份有限公司