大阵列中子谱仪的标定和集成技术
以强激光为驱动器的惯性约束核聚变(ICF)研究旨在跟踪研究利用强激光技术发展起来的惯性约束聚变研究技术，对国民经济、军事应用以及基础学科探索都有着重要而特殊的意义。
ICF实验研究的核心问题是实现高温高密度热核点火，研究聚变燃料离子温度Ti和高压缩状态下的燃料面密度<pR>是极其重要的。通过测量初级中子能谱的离散大小就可以得到燃料离子温度；而通过测量次级中子能谱，可以给出高密度压缩状态下的燃料面密度<pR>。在神光-Ⅲ原型装置上进行的ICF实验，次级中子产额仅105～106。为了在这样低中子产额条件下获得燃料离子温度Ti和燃料面密度<pR>，需要建立一套大阵列中子探测器测量中子的飞行时间谱。
在“神光Ⅲ”原型上的大阵列中子探测器共有960个通道，中子飞行距离为16.67米，其次级DT中子探测水平要求达到4×105，中子飞行时间谱时间分辨对应的中子能量分辨(FWHM)要求达到90keV。同时大阵列中子探测器测得的中子飞行时间港总的时间分辨要求达到1.0ns，其中电子学系统总体时间分辨更是要求达到100ps。因此为确保中子探测器阵列的顺利建成，首先研制了一个16通道的探测器小系统。
通过实验室条件下的宇宙线测试结果表明，探测器小系统的电子学性能达到了设计要求。但现场打靶的实验结果表明，由于ICF实验中X射线产生的信号幅度高达-50v，使前置放大器电路进入饱和，从而影响了次级中子产生的信号波形，因此探测器小系统需要进行针对性的改进。本文介绍了小系统接收端电路的改进方案，测试结果表明，改进后的电路达到了预期要求。
对于多通道系统，必然会存在通道间的差异。用于神光-Ⅲ原型装置的大阵列中子探测器有960个独立通道，其结构复杂，技术水平较高，造价昂贵，各通道之间的一致性也要求很高，因此必须对探测器阵列系统进行标定。本文探讨了大阵列中子探测器阵列的标定技术，建立了标定数据库。当中子探测器阵列运行时，就可以实现对时间及幅度测量的刻度修正。
本论文的主要创新之处在于：
(1)根据ICF现场试验的测试结果，针对大信号引起的电子学饱和、信号反射以及功率等问题，对电子学前端进行了抗饱和改进，并分析了各元件的性能要求；同时根据实验的需求，对时序控制电路进行了优化；
(2)针对大阵列中子探测器系统的标定技术进行了研究，建立了标定数据库，用于大阵列中子探测器的调试；
(3)针对大动态范围信号的测试方法进行了初步探讨，为以后中子能谱的测量展开了先期的研究。
大阵列中子谱仪;抗饱和;匹配标定;惯性约束核聚变;中子探测器;集成技术;标定数据库
中国科学技术大学
硕士
物理电子学
金革
2009
中文
TL817.3;TP311.13
38
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）