中国先进研究堆中子织构谱仪二维位置灵敏探测器数据分析与处理方法

中子织构谱仪在航空航天、交通、核工业等领域关键材料的织构研究中具有独特的优势。为了提升探测效率,中国先进研究堆中子织构谱仪在2020—2021年进行了升级改造,将探测系统从单个3He计数管升级为大尺寸二维位置灵敏探测器。本研究针对中国先进研究堆中子织构谱仪升级后的实验测量数据,提出了从二维位置灵敏探测器获得的衍射中子计数到织构极图转换的数据处理与分析方法,并基于该方法使用Python语言开发了中子织构数据处理和分析软件系统,对实际测量数据的应用验证了该软件系统的可靠性。该系统实现了二维位置灵敏探测器数据到极图数据的转换和极图绘制,满足了中子织构谱仪升级后的功能需求。

二维位置敏感探测器及信号处理器

介绍一种基于单片机的数字式二维PSD信号处理器的设计、性能和测试结果。与模拟式二维PSD信号处理器相比 ,该处理器具有通用、直观、准确度高、易于实现接口和控制等特点。此外 ,该处理器还根据四边形结构PSD的非线性特征增加了非线性修正功能 ,使四边形结构PSD也具有相当高的线性度和位置测量准确度。

二维方型位置敏感探测器线性度的研究

研讨位置敏感探测器(PSD)的线性度问题,对影响二维方型结构PSD的线性度的三种因素,即边框区电阻率,负载电阻以及分流电阻的均匀分布进行模拟仿真实验研究,得到了相应的电流—位置图,并对其进行了分析,得出边框电阻和负载电阻越小,分流面电阻越均匀,从而线性度越好,位置误差也越小的结论,为进一步提高二维方型结构PSD的线性度提供了途径。

基于微通道板的二维位置灵敏探测器的研制

介绍了基于微通道板的二维位置灵敏探测器的基本原理及其关键部分电阻阳极面板和数据读出系统的设计。通过测试，获得令人满意的线性和位置分辨。

中子三轴谱仪二维位置灵敏探测器标定

二维位置灵敏探测器(PSD)参数是中子散射谱仪实验数据分析的必要参数,主要用于角度和谱形修正。为此提出了PSD标定方法,并对冷中子非弹性散射/三轴谱仪所使用的PSD探测器进行了标定,获得了工作偏压、像素大小、空间分辨、探测效率及效率均匀性等数据。实验结果表明,探测器的工作偏压为4.2-4.4 kV、像素大小为0.32 mm(H&V)、探测器的空间分辨为2.15 mm(H)×2.04 mm(V)、探测效率为90.47%、效率均匀性优于10%,达到了谱仪设计要求。所建立的探测器测试方法对探测器研制和实验数据分析具有参考价值。

位置敏感探测器(PSD)的研究进展

回顾了位置敏感传感器(PSD)的发展历史,介绍了各种光敏面结构的PSD。并结合研究成果,阐述了单晶硅、氢化非晶硅、有机材料、大面积挠性薄膜、CMOS型,一维及二维阵列PSD等采用各种组成材料和工艺制作的PSD的发展现状,并对今后的发展和研究方向进行了展望。

一维位置敏感探测器信号检测电路及EWB仿真

介绍了一维位置敏感探测器(PSD)的结构及工作原理,分析了其位置信号检测电路,利用EWB软件对电路进行了仿真.仿真结果与理论计算结果相符,说明在不考虑暗电流、背景光、温度等的理想情况下,信号检测电路切实可行.

二维位置灵敏探测器输出图像畸变的修正

高分辨(e,2e)谱仪采用二维位置灵敏探测器同时对能量和角度进行多道测量.二维位置灵敏探测器由级联使用的微通道板和电阻阳极板组成,由于电阻阳极板的边缘效应和制造工艺的缺陷,测量得到的位置图像与实际图像总会有一定的形变,存在一定的非线性.本文针对高分辨(e,2e)谱仪二维位置灵敏探测器输出图像的“桶形”畸变及位置非线性,采用一种简易的冷刻法(用脉冲信号来模拟真实电子束团),检验了二维位置灵敏探测器的Gear型电阻阳极板的线性好坏,并用分割成小三角形的方法找出测量得到的畸变图像与原始真实图像的映射关系,再用此关系对其它测量得到的畸变图像进行修正,并对修正的结果进行了评估.通过修正,由“桶形”畸变所造成的图像扭曲得到明显改善.修正后的x方向非线性由修正前的2.1%变为0.59%.这种检验和修正方法对其它领域类似探测器输出图像的修正也有一定的指导意义.

位置敏感探测器PSD在雷达天线稳定平台测试中的应用

为了满足对机载合成孔径雷达(SAR)天线稳定平台动态性能的高精度测试的目的,采用基于二维PSD的测量系统测试平台。介绍了该测试系统测量雷达天线微小转角的原理、测试系统的结构、PSD器件的基本原理,数据采集及处理系统的硬件和软件实现。解决了PSD器件实验中的关键技术问题。该系统能精确真实地检测天线平台台体和平台控制装置的主要技术指标,特别是角位置伺服回路跟踪精度时间常数等某些动态指标。实现了雷达稳定平台的自动化测试。

位置敏感探测器在转角测量中的应用

简要介绍了位置敏感检测器 (PSD)的基本原理和特点 ,以二维PSD为核心器件 ,设计制作了单镜二维激光扫描器转角测量系统。采用光学滤波和PSD后续信号处理电路相结合的方式 ,有效地消除了杂散光和暗电流的影响。对PSD作了位移标定 ,该系统可实现 30°二维转角测量 ,分辨力为 30″。

基于半导体横向光电效应的位置敏感探测器

综述了基于半导体横向光电效应的位置敏感探测器（PSD）的发展、工作原理及应用，展望了PSD的研究动态和发展前景。

位置敏感探测器的发展状况及应用研究

回顾了位置敏感探测器(PSD)的发展史,阐述了位置敏感探测器主要涉及的应用领域,对位置敏感探测器今后的发展和研究进行了展望。

ATP跟瞄系统中位置敏感探测器测量精度研究

为满足星-地量子通信中ATP跟瞄系统对二维位置敏感探测器(PSD)的精密性、实时性、可靠性的要求,基于Lab VIEW设计了PSD精度测量与误差修正系统。首先,采用驱动平台带动激光光源,通过扫描PSD光敏面,获得电压值并计算出光斑位置,分析非线性成因,采用多项式拟合法建立实际值与测量值间的数学模型,得到非线性修正函数。然后,结合光学三角测量对被测物体进行微位移和角度测量,并对测量结果进行误差修正。实验结果表明,经过修正后PSD位置误差显著减小,满足系统对PSD的需求,通过Lab VIEW软件编程提高了系统的测试效率。

基于相敏检波和位置探测器的位移检测系统

为了实现对微小位移的测量,研制了一套基于单模光纤输出半导体激光器和2维位置敏感探测器的位移检测系统,可以有效地抑制环境光噪声。对半导体激光器的注入电流进行1k Hz的调制,实现输出光功率的调制。在信号处理电路中,采用相敏检波技术,解调探测器的输出交流信号,得出光斑能量中心位置,消除外界干扰。结果表明,测量精度优于1μm。这一结果对于多自由度误差检测是有帮助的。

位敏探测器在三维主动振动控制系统中的应用研究

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,简称PSD)作为振动检测器件应用于三维主动振动控制系统中,建立了系统的数学模型。对检测过程中遇到的具体问题(如光源的选择、背景光的影响、装置转动的影响等)进行了分析,并给出了相应的解决措施。对PSD信号处理电路做了简单介绍。

二维PSD在测量物体平面位置的实验研究

首先介绍了PSD的检测原理,重点阐述了采用二维PSD及透镜组合来实现平面中物体的位置测量。然后分析了影响PSD定位精度的主要因素并提出相应的解决方法。最后将PSD定位系统在三维中的应用推广进行了分析。

改进表面分流型二维PSD传感器及位置检测误差标定的研究

介绍了改进表面分流型二维PSD传感器的工作原理及信号调理电路 ,针对传感器位置检测误差大的缺点 ,设计了实验标定系统 ,经修正处理后 ,在传感器A区的位置检测误差 <± 0 0 2mm。

二维数字阵列光电位置敏感器件新式结构研究

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系。在此基础上,利用低峰探测仪的双极性三极管将像素M(i,j)的行与列位线联系起来,用来检测最大光强度的像素,显示出最低输出电压,使位线与其输出电压相对应;采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像。给出了检测位置的二维光电传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论。

充气谱仪上位置灵敏探测器的刻度及应用

介绍了充气反冲谱仪上的位置灵敏探测器的工作原理及测试过程,并对已有的能量及位置刻度方法进行了改进,得到各硅条对8.785 MeVα粒子的能量分辨为40～80 keV(FWHM),位置分辨小于1 mm(FWHM)。利用该探测器观察到了24Mg+232Th实验中产生的长寿命反应产物227Th的α衰变链。

提高四边形电极结构二维PSD线性度的研究

在对单表面分流四边形电极结构二维 PSD的非线性及失真进行理论分析的基础上 [1 ] ,从理论上计算得到了这种结构 PSD的位置修正因子 ,并提出了一种对这种结构 PSD的位置非线性进行修正的方法。初步实验取得了非常满意的结果 :经过修正后 ,在较大尺寸 (13mm× 13mm)器件上实现了 6 0 %光敏面范围内的位置非线性均方根误差 0 .15 % ,位置检测均方根误差从原来的±10 10μm减小到± 2 0μm。最大误差从± 15 0 0μm下降到± 5 0μm。由于进行了归一化处理 ,该方法适用于这种结构不同尺寸的 PSD,特别具有实用意义。