DP5 架构
DP5 是核仪器系统完整信号处理链中的一个组件。DP5 的输入是前置放大器的输出。DP5 用于将前置放大器输出数字化,对信号进行实时数字处理,检测峰值振幅(数字),并将该值存储在其直方图存储器中,从而生成能谱。然后,能谱通过 DP5 的串行接口传输到用户的计算机。显然,DP5 必须与其他组件一起使用,例如探测器、前置放大器和计算机。
图 3.完整系统中 DP5 的框图。
模拟前置滤波器
DP5 的输入是电荷灵敏前置放大器的输出。模拟前置滤波器电路会为信号的精确数字化做准备。此电路的主要功能是:(1)提供适当的增益和偏置以适应 ADC 的动态范围,以及(2)执行一些滤波和脉冲整形功能以优化数字化过程。
注意:DP5 可在电路板上配备一个电荷灵敏前置放大器,以便与 PMT 结合使用。
ADC
ADC 以 20 或 80 MHz(软件可选)的频率对模拟前置滤波器的输出进行数字化。数字化的值将实时发送到数字脉冲整形器中。使用的是 12 位 ADC。
数字脉冲整形器
ADC 输出通过管线架构连续处理,以生成实时整形脉冲。就像其他整形放大器中的那样,这将执行脉冲整形。整形脉冲是一个纯数字实体。其输出可路由至 DAC 以进行诊断,但这不是强制性要求。
DPP 内有两条并行信号处理路径,即“快”和“慢”通道,它们经过优化可获得有关输入脉冲的不同数据。“慢”通道具有较长的整形时间常数,并经过优化可获得精确的脉冲高度。慢通道中每个脉冲的峰值(一个数字量)是脉冲整形器的主要输出。“快”通道经过优化,可获得定时信息:检测慢通道中重叠的脉冲,测量输入计数率,测量脉冲上升时间等。
DP5 使用梯形脉冲整形,可提供高能量分辨率,减少弹道亏损,并在高计数率下提供出色的基线稳定性。
脉冲选择逻辑
脉冲选择逻辑会拒绝无法进行准确测量的脉冲。它包括堆积判弃、上升时间鉴别、外部门控信号逻辑等。在高计数率下,DP5 具有比传统模拟整形放大器更好的堆积判弃和更高的吞吐量。
直方图存储器
直方图存储器的工作原理与传统 MCA 相同。当出现具有特定峰值的脉冲时,相应内存位置的计数器将增加一个计数。结果是一个直方图,即一个数组,其每个单元格中都包含具有相应峰值的事件数。这是能谱,也是 DP5 的主要输出。该装置还包括多个计数器,不仅可以计算所选脉冲的总数,还可以计算输入脉冲、拒绝事件数等。辅助输出包括八个不同的单通道分析仪以及一个 DAC 输出和一个数字输出,可显示信号处理链中多个点的脉冲形状。
接口
DP5 包括用于在这些不同功能和用户计算机之间建立连接的硬件和软件。接口的主要功能是将频谱传输给用户。接口还可以通过启动和停止处理过程以及清除直方图存储器来控制数据采集过程。它还可以控制模拟和数字整形的某些方面,例如设置模拟增益或脉冲整形时间。
该接口包括一个用于实现 RS232、USB 和以太网通信的微控制器。
PC5 电源和接口板
Amptek 的 DP5 数字脉冲处理器是核仪器系统完整信号处理链中的一个组件。它必须与(至少)一个探测器、一个前置放大器、一台具有串行接口和通信软件的计算机结合使用。DP5 本身有自己的电源,因此只需要 +5 V 直流输入。当将 DP5 与 Amptek 探测器配合使用时,探测器和前置放大器需要额外的电源。Amptek 提供与 DP5 配合使用和为 Amptek 探测器供电 的 PC5 板。
PC5 通过 +5 VDC 电源为 Amptek XR-100 探测器供电。该板适合使用 Amptek 探测器和前置放大器的用户。USB 接口无法提供足够的电流来驱动 XR-100,因此需要外部直流电源,该电源必须介于 4.0 和 5.5 V 之间。
尺寸:3.5 英寸 x 2.5 英寸
图 4.带 PC5 和 Amptek 探测器/前置放大器的 DP5。
图 5.DP5(顶部)与 PC5(底部)相结合。
图 6.DP5(底部)与 PC5(顶部)相结合,背面连接器视图。