本文讨论了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的符合谱仪系统的设计配置。传统的符合谱仪通常基于模拟电子技术,如脉冲幅度转换或逻辑选择符合单元,它们往往复杂且使用不便。该论文提出了一种基于FPGA和数字信号处理(DSP)技术的新型符合谱仪设计。系统的主要优点是能够提高核辐射实验测量的质量。 在数字信号处理技术中,硬件描述语言(VHDL)被用来在FPGA设备上实现符合谱仪的数字系统。相比于传统的系统,FPGA和DSP技术的优势在于它们能够通过高速处理数据来提高测量的质量和效率。这项研究的主要目的是展示如何构建一个能够替代传统系统的基于FPGA的系统。 为了设计系统,作者采用了慢-快符合配置,使用两个HPGe探测器来获取一对符合事件,并在DSP算法中处理数据。设计过程中利用了FPGA技术,在数字系统建立时使用了National Instruments的PCI7811R板。新型的设计配置在PCI7811R板上进行了测试,并且数字系统是用FPGA设备建立的。该研究的主要结果是系统工作频率为80MHz,系统时间戳窗口约为10纳秒。 关键词包括数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)和硬件描述语言(VHDL)。 文章首先介绍了研究的背景和目的,即设计一种能够提高核辐射实验测量质量的FPGA基符合谱仪系统。作者强调了传统模拟技术的局限性,并且提出了基于FPGA和DSP技术的新设计,目的是展示如何构建一个能够替代传统系统的现代数字系统。 接着,作者详细描述了系统设计的方法,其中包括了使用慢-快符合配置和两个高纯锗(HPGe)探测器来获取和处理符合事件的方法。FPGA在系统中起到了核心作用,通过硬件描述语言VHDL进行编程,以实现高速的数据处理和符合事件的检测。 在实现过程中,研究人员使用了National Instruments的PCI7811R开发板进行实验,并验证了所设计系统的性能。研究发现,该系统可以运行在高达80MHz的频率下,并且能够提供大约10纳秒的时间戳窗口。这一性能指标对于核辐射测量至关重要,因为它决定了系统能够探测到的时间精度。 此外,文章还提到了该研究对硬件开发的贡献。通过提供一种基于FPGA的系统设计方法,该研究为实验物理学家和工程师提供了一种新的工具,用于开发高性能的核辐射测量设备。 文章强调了这种新型基于FPGA的符合谱仪设计的显著优势,如系统性能的提高和操作的简化。这不仅为相关领域的研究工作提供了新的思路,也为未来核辐射测量技术的发展开辟了新的可能性。通过这种方法,可以构建出高频率、高精度的核辐射测量系统,从而推动该领域的技术进步。
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