[实用新型]CSNS工程谱仪控制装置

说明书

本公开提供一种CSNS工程谱仪控制装置，包括现场可编程门阵列芯片、T0控制和扇出电路、绝对时间采集电路和转子接口电路，其中，现场可编程门阵列芯片控制T0控制和扇出电路接收加速器的质子打靶周期T0信号，以及扇出T0信号给谱仪的读出电子学系统的各个子单元；现场可编程门阵列芯片通过绝对时间采集电路采集谱仪的控制系统的绝对时间信息；现场可编程门阵列芯片通过转子接口电路采集谱仪的斩波器系统的转子状态信息。

技术领域

本公开涉及一种CSNS工程谱仪控制装置。

背景技术

中子是一种特殊的电中性粒子。中子的发现及其应用是二十世纪最重要的科技成就之一。中子诱发核裂变的发现导致了核武器和核能源的开发。中子生产的人工放射性同位素、中子活化分析、中子掺杂生产半导体器件、中子辐照加工等等，已被广泛应用于医疗和工业，并产生了巨大的经济效益。中子是研究物质结构和动力学性质的理想探针，中子散射技术已在凝聚态物理(固体和液体)、化学(特别是高分子化学)、生物工程、生命科学、材料科学(特别是纳米材料科学)等多学科领域的研究中被广泛采用。

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是发展中国家建设的第一台散裂中子源，并于2017年11月已经出束运行。其中中子散射谱仪是用于中子散射实验的重要装置，是中子源多学科应用的主要部分。中国散裂中子源一期工程建造了通用粉末衍射谱仪、小角散射谱仪、多功能反射谱仪共三台谱仪用于中子科学研究。每台谱仪主要由斩波器、探测器、电子学、谱仪软件、控制系统、样品环境等多个系统组成。电子学系统主要由两部分组成：第一部分的主要任务是把探测器的微弱输出信号进行放大处理并数字化，然后通过网络把有效数据发送给后端；第二部分主要任务是实现与其它控制系统的信息交互。电子学需扇出加速器的质子打靶周期信号给各个主探测器单元，获取控制系统的绝对时间，以及监测斩波器系统转子状态信息，并把绝对时间信息和转子状态信息打包缓存后通过光纤网络发送给后端的谱仪软件系统，以便用来进行数据的分析和处理。但目前尚缺少一种能够实现电子学系统和其它系统的信息交互和接口的可靠装置。

实用新型内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种CSNS工程谱仪通用控制装置，用以协调斩波器、探测器、电子学等各系统稳定工作，实现中子的可靠探测，以及实现电子学系统与其它各系统的信息交互。

根据本公开的一个方面，谱仪控制装置包括现场可编程门阵列芯片、T0控制和扇出电路、绝对时间采集电路和转子接口电路，其中，现场可编程门阵列芯片控制T0控制和扇出电路接收加速器的质子打靶周期T0信号，以及扇出T0信号给谱仪的读出电子学系统的各个子单元；现场可编程门阵列芯片通过绝对时间采集电路采集谱仪的控制系统的绝对时间信息；现场可编程门阵列芯片通过转子接口电路采集谱仪的斩波器系统的转子状态信息。

根据本公开的至少一个实施方式，控制装置还包括光纤接口，现场可编程门阵列芯片通过光纤接口电路接收外部控制指令，现场可编程门阵列芯片通过光纤接口电路向外部传输数据。

根据本公开的至少一个实施方式，T0控制和扇出电路包括三态缓冲器，三态缓冲器的控制端连接现场可编程门阵列芯片的输出端，现场可编程门阵列芯片基于外部控制指令使能三态缓冲器，使T0信号通过三态缓冲器并进入到读出电子学系统。

根据本公开的至少一个实施方式，T0控制和扇出电路还包括扇出芯片，扇出芯片包括两片1:4扇出芯片。

根据本公开的至少一个实施方式，通用控制装置与读出电子学系统的各个子单元采用差分LVPECL电平的形式连接。

根据本公开的至少一个实施方式，转子接口电路包括光电隔离芯片，通过光电隔离芯片对来自转子的信号进行光电隔离。

根据本公开的至少一个实施方式，谱仪控制装置还包括电源，电源用于向谱仪控制装置供电。