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《中国科学技术大学》 2007年
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精密延时和高速脉冲技术在ICF实验和慢正电子束装置中的应用研究

彭能岭  
【摘要】: 惯性约束聚变(ICF)目前看来实现可控热核反应最有希望途径之一,在能源、国防领域都具有重要的意义。ICF只会发生在一个极短时间和极小空间内,一般而言,时间尺度在纳秒量级,空间尺度在几个微米到几百微米的范围内。在如此小的时间尺度和空间尺度下,发生了极为复杂的物质能量转换和运输过程,这就对数据采集系统的响应时间和时间分辨提出了极高的要求。 在ICF实验诊断中,不同的探测器类型,不同的数据获取子系统,它所需的触发信号延时量和时间精度都是不同的,而且相当多的测量过程还必须进行时间关联,彼此同步,为了保证所有子系统的正常工作,我们需要一套时间同步系统,也就是ICF时间同步机。时间同步机的作用就是根据不同测量设备所需要的不同延时量和时间精度来给出正确的触发信号,去触发相应的数据采集设备获取被测信号。 ICF同步机系统可按照数据采集设备对同步的时间精度、输出脉冲前沿时间和输出脉冲幅度要求可以分为快同步机、主同步机、副同步机和终端同步机四类触发同步机。副同步机和终端同步机是整个触发系统中的重要设备。要求副同步机的延时精度为50ps,输出脉冲上升沿时间一般小于1ns,脉宽在几纳秒到几百纳秒,幅度5V,用于触发高速数字化设备,如模拟带宽在1GHz的高速数字化示波器等;要求终端同步机的延时精度为5ns,输出脉冲前沿一般小于20ns,脉宽可达几个毫秒,幅度和极性根据不同设备灵活变化,用于触发低速数字化示波器、数据采集板卡、模块、积分类测量等设备。 正电子湮没谱仪(PAS)广泛地应用于凝聚态物理、材料科学等领域。基于慢正电子束的PAS技术可探测固体材料不同深度的缺陷分布、种类及大小。该方法中,对连续慢正电子束进行斩波和聚束,可获得正电子寿命和强度随样品深度变化的曲线,因而就获得缺陷类型和密度随深度变化的规律。 斩波器是慢正电子束技术中正电子寿命谱仪的重要组成部分。在电子学系统中,斩波器的控制信号是频率一定、脉冲宽度一定的脉冲方波,且能够进行高精度的脉冲延时调节。为了减小寿命测量的误差,要求斩波器信号的抖动很小,且前沿时间越小越好,一般上升时间小于2ns。 可以看出,研制ICF同步机系统和斩波器的电子学模块,必然使用高速脉冲产生技术和高精度时间延时技术,这两种技术是当今快瞬态电子学研究的重要组成部分。本论文相关工作中,对高速脉冲产生技术和高精度延时技术进行了研究,并将研究成果应用到ICF同步机系统和斩波器电子学模块的研制中。 本论文工作中,针对ICF实验诊断的具体需求,采用高频时钟计数的延时技术和数模变换技术设计了ICF终端同步机原型样机。数据接口方面基于在ICF实验中使用较广的VXI总线标准设计完成,可以通过上位机实现延时量的程控功能,减少了ICF实验中的工作量。时间精度等指标方面基本达到了ICF实验所需的终端同步机设计指标,为将来成品化的ICF终端同步机生产和研制打下了良好的技术基础。 对副同步机的整体电路结构和实现方法进行了初步研究。采用雪崩三极管脉冲电路配合阶跃二极管脉冲产生电路设计了ICF副同步机的快上升沿高速脉冲产生电路,最终可以输出上升时间小于1ns,幅度为5V,脉宽约5ns的高速脉冲。利用高精度可编程延时芯片设计副同步机的延时电路,时间精度基本达到了ICF实验的指标要求。本论文相关的研究成果对ICF副同步机和主同步机的设计有着重要的参考价值。 采用脉冲宽带放大技术和精密门延时技术设计了斩波器的相位调节和脉冲整形电路模块。该模块的输出脉冲前沿、幅度和脉宽都达到了慢正电子束技术实验中对斩波器输入脉冲信号的要求。 本论文的工作特色在于: (1)在国内ICF研究领域,首次成功研制了全程控终端同步机原型样机,即终端同步机输出脉冲的幅度、极性、脉冲宽度和延时量可以程控调节。电子学性能指标测试表明:该原型样机各通道固有延时小于30ns,大信号输出脉冲前沿小于14ns,时间抖动小于5ns,满足了ICF实验对终端同步机的要求。 (2)在国内ICF研究领域,对ICF副同步机进行了初步研究,首次设计了亚纳秒上升时间、可精密延时、大幅度高速脉冲产生电路,获得了上升时间小于1ns,幅度为5V,脉宽约为5ns的高速脉冲,脉冲的延时精度(RMS)可达47ps。电子学测试结果表明脉冲上升时间、幅度和延时精度基本达到了ICF实验的需求。该研究成果可应用于ICF副同步机的研制。 (3)采用脉冲宽带放大技术和精密门延时技术成功研制了慢正电子束技术正电子寿命谱仪中斩波器控制信号的相位调节和脉冲整形电路模块。该模块可以输出上升时间和下降时间小于1ns,半高宽为5ns,频率为50MHz的高速脉冲,脉冲可进行精密相位调节,调节精度(RMS)达24ps。电子学指标表明,该模块达到了斩波器对电子学系统的要求。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TL632.1

【引证文献】
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1 李成;大型物理实验装置高精度时间同步技术研究[D];中国科学技术大学;2012年
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1 莫小英;用于ICF高速物理诊断的远程同步系统设计[D];西安电子科技大学;2012年
2 薛迎冬;ICF诊断精密同步控制技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2010年
【参考文献】
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1 陈连启;纳秒大幅度快速脉冲发生器的设计[J];安全与电磁兼容;2004年05期
2 刘咏华 ,郑继禹 ,仇红冰;一种超宽带脉冲发生器的设计[J];电子技术应用;2003年07期
3 刘进元,山冰;半宽度为300ps超快高压电脉冲的产生与研究[J];电子学报;1999年08期
4 孙可煦,易荣清,马洪良,徐和平,唐道源,郑志坚;激光腔靶辐射时间特性研究[J];光学学报;1994年06期
5 山冰,刘进元,常增虎;用于行波分幅的大功率皮秒高压电脉冲的产生[J];光子学报;1996年09期
6 钱卫明,阴泽杰;一种通用可编程的高速ECL时钟成形和分频模块[J];核电子学与探测技术;2001年01期
7 张雁霞,李宪优;延时可调同步信号源的研制[J];核电子学与探测技术;2004年04期
8 彭能岭;虞孝麒;胡元峰;;基于FPGA的8通道高速计数器的研制[J];核电子学与探测技术;2006年06期
9 张岳华;虞孝麒;胡元峰;彭能岭;;两个不同原理的延时功能NIM插件的研制[J];核电子学与探测技术;2007年01期
10 常铁强,贺贤土,于敏;高增益间接驱动惯性约束聚变物理过程[J];强激光与粒子束;1989年03期
【共引文献】
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1 刘忠山;杨勇;马红梅;刘英坤;崔占东;;超快速高压雪崩三极管器件研制[J];微纳电子技术;2009年06期
2 陈忠元;陈娟;邵芬红;;基于现场可编程逻辑门阵列的超声波管道测厚[J];北京化工大学学报(自然科学版);2012年04期
3 胡鑫,田小平;雪崩三极管在扩频通信中的应用[J];北京石油化工学院学报;2005年01期
4 邹爱民;程德福;王可可;赵飞;;隧道地质超前预报探地雷达脉冲源的设计[J];吉林大学学报(信息科学版);2008年05期
5 田波;邓茗春;;基于脉冲形成网络的超宽带脉冲产生与设计[J];电讯技术;2009年02期
6 朱满江;王玫;;一种新的超宽带窄脉冲产生方法[J];电测与仪表;2008年05期
7 詹志锋;马庆力;阴泽杰;;NSRL逐圈束流位置监测系统[J];电子测量与仪器学报;2005年05期
8 杨春林;强明辉;;超宽带脉冲信号的产生[J];大众科技;2010年11期
9 吴侃;邵冲;李新碗;;用雪崩三极管电路生成高压负脉冲技术研究[J];电子技术;2009年05期
10 谢志刚,范梅生,魏震生;基于VXI总线的时钟源模块的研究与设计[J];电子技术应用;2003年04期
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1 胡元峰;虞孝麒;;基于雪崩电路原理产生高压短脉冲的初步研究[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2006年
2 龙继东;;基于LIA的强脉冲正电子源概念设计[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
3 龙继东;石金水;;LIA加速器技术在正电子领域的应用探索[A];第十届全国正电子湮没谱学会议论文集[C];2009年
4 宋科宇;黄炜;;基于nRF905的多通道脉冲计数器[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
5 樊西青;樊战友;;10MHz到200MHz的严格倍频器设计[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
6 黄天晅;孙可煦;丁永坤;易荣清;崔延莉;汤晓青;;基频激光驱动的黑腔靶辐射温度[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年
7 袁妹;王姝驭;张之华;;基于反应堆的慢正电子束流平台调研[A];第十一届全国正电子湮没谱学会议论文集[C];2012年
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2 张磊;辐照损伤材料的实验模拟研究:含氦薄膜制备及MAX相材料离子辐照行为[D];复旦大学;2011年
3 邹爱民;低频段脉冲探地雷达技术研究[D];吉林大学;2011年
4 张悦;基于拉曼散射的分布式光纤火灾预警方法、技术研究及实现[D];中北大学;2011年
5 宋利民;软X射线多层膜反射镜的设计与制作[D];大连理工大学;2002年
6 翁梓华;基于磁光光纤和高速磁场的全光纤磁光开关研究[D];浙江大学;2005年
7 宋健;基于FPGA的精密时间—数字转换电路研究[D];中国科学技术大学;2006年
8 彭成晓;正电子对ZnO和GaN宽带隙半导体中缺陷的研究[D];中国科学技术大学;2006年
9 马再如;采用OPCPA技术提高高功率飞秒激光对比度研究[D];四川大学;2006年
10 陈宇晓;超快电脉冲瞬态取样理论、方法和实验研究[D];电子科技大学;2006年
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2 解晓琳;微功率冲击雷达硬件电路及天线研究[D];西安工业大学;2011年
3 陈威良;半导体激光器纳秒脉冲驱动电路的设计与实现[D];暨南大学;2011年
4 岳林霖;用于软X射线诊断的小型化透射光栅谱仪的研制[D];电子科技大学;2011年
5 高原;量子密钥分发系统中若干电子学模块的设计[D];中国科学技术大学;2011年
6 曾昊;小型化像增强器系统的研制及其制冷性能的研究[D];上海交通大学;2011年
7 魏剑涛;探地雷达的分析和研究[D];大连理工大学;2000年
8 朱启华;带反转器的四程空间滤波器[D];四川大学;2001年
9 周游;时域宽带天线的设计及其在系统中的应用[D];电子科技大学;2005年
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1 马煦;孔维;孙海燕;;基于GPS驯服铷钟的频率校准系统设计[J];电讯技术;2011年10期
2 赵景斐;;NTP在网络时间同步中的应用[J];测绘与空间地理信息;2008年05期
3 戴红梅,胡仁杰;USB(通用串行总线)及USB外设的开发[J];电测与仪表;2000年12期
4 付在明;师奕兵;王志刚;;一种可控高速脉冲产生技术的研究[J];电子科技大学学报;2006年04期
5 李宝拴;;局域网内远程控制计算机系统的设计与实现[J];电脑知识与技术;2010年31期
6 刘波涛;;基于WEB的远程控制的设计研究[J];电脑知识与技术;2010年34期
7 姜平;周根荣;;线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制[J];电气传动;2008年11期
8 杜明洲;刘春生;张绍杰;;基于Web的远程控制实验室平台设计[J];电气电子教学学报;2011年01期
9 刘炎,冯穗力,叶梧;通用串行总线(USB)原理及接口设计[J];电子技术应用;2000年12期
10 杨颖;刘军;;无线传感器网络典型时间同步技术分析[J];电子科技;2011年12期
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1 郝新军;LHAASO水切伦科夫探测器原型阵列读出电子学研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 曹喆;西藏羊八井LHAASO实验水切伦科夫探测器阵列分布式电子学方案研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 张弛;用于建立ICF实验控制系统的软件框架研究和开发[D];中国科学技术大学;2006年
4 陈鸣;ICF物理实验分布式测量软件系统[D];中国科学技术大学;2007年
5 陆俊峰;ICF实验物理诊断集中控制系统的设计[D];中国科学技术大学;2007年
6 郭建华;北京谱仪(BESIII)飞行时间读出电子学系统设计与实现[D];中国科学技术大学;2007年
7 李锋;ICF实验中子探测器研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 张继荣;基于SDH的时间传递方法研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2008年
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1 何春华;无线传感器网络时间同步技术研究[D];华南理工大学;2010年
2 赵晓辉;基于B/S结构的科技管理信息系统的研究[D];北京工业大学;2000年
3 李超;时钟信号抖动的测试[D];电子科技大学;2001年
4 喻国建;系统可靠性分析中的几个问题研究[D];电子科技大学;2003年
5 郑晓;基于FPGA的B-DOFS实时数据采集远程控制系统[D];浙江大学;2006年
6 刘桂波;基于Internet的远程控制的基础研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
7 梁志远;基于PXI总线的ICF活化法中子产额测量系统的研制[D];中国工程物理研究院;2006年
8 曾菊员;跨导运算放大器原理与应用[D];湖南师范大学;2007年
9 熊发田;基于大功率LED闪光成像的速度测量研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2008年
10 雷娟;超快诊断设备智能化控制技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2009年
【二级参考文献】
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1 杨冬,虞孝麒,胡元峰;用于激光散射光测量的多路中速门控积分器研制[J];核电子学与探测技术;2005年01期
2 孙可熙,杨建国,郑志坚;用于激光等离子体诊断的亚千X射线能谱仪[J];强激光与粒子束;1990年01期
3 张钧;激光产生X光的理论模型[J];强激光与粒子束;1990年02期
4 丁耀南,何海恩,姚震宇,胡增文;透射光栅时间分辨谱仪[J];强激光与粒子束;1991年02期
5 易荣清,孙可煦,马洪良,郑志坚,唐道源;腔靶软X射线能谱结构的实验研究[J];强激光与粒子束;1992年04期
6 刘慎业,蒋小华,膝浩,成金秀,张海鹰,王以超,温天舒,于燕宁,丁耀南,丁永坤,唐道源,郑志坚;0.351μm激光辐照靶角度和时间分辨的侧向散射研究[J];强激光与粒子束;1999年05期
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1 鲁艺;李勐;荣茹;;基于现场可编程门阵列的多路同步技术研究[J];核动力工程;2008年04期
2 郑恒秋;韩学义;梁双有;;钟控彩色电视同步机的研制[J];时间频率学报;1985年01期
3 左振礼;微机型同步机励磁装置在选矿厂的应用调试[J];包钢科技;2005年04期
4 魏家鼎;;计算机在电力系统分析计算中的应用(续四)[J];吉林电力;1984年04期
5 于志宏,张培义;双环控制无刷同步机励磁系统[J];山西冶金;1996年03期
6 卢英昭;关于高压电动机保护的几点思考及同步机失步保护[J];继电器;1997年03期
7 吴首民,张华清;变电系统电压瞬时大幅度波动造成停产问题的研究与解决[J];冶金自动化;1994年04期
8 朱守真,沈善德,韩波;频域法辨识同步机参数[J];清华大学学报(自然科学版);1995年01期
9 安继民,宁志伟;SBZ技术及BKL在同步机中的应用[J];信息技术;1998年02期
10 周永华;大型同步机晶闸管起动装置简介[J];冶金自动化;1984年02期
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1 郭艳兵;舒连峰;刘松斌;许海涛;;基于交-直-交矢量同步机控制的E2立辊传动系统[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年
2 高平;刘德本;欧阳艳晶;李海波;;多路数字延时同步机[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
3 ;粒子加速器学会第六届“希望杯”青年优秀论文终评会纪要[A];粒子加速器学会第七届全国会员代表大会暨学术报告会文集[C];2004年
4 张扬;陈敏德;;基于高速脉冲氢闸管的多路高压快脉冲源的研究[A];全国第五届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2005年
5 张扬;陈敏德;;一种基于高速脉冲氢闸管的多路高压快脉冲源设计[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
6 马克平;;国内近年来生物多样性方面出版物简介(续Ⅴ)[A];中国生物多样性保护与研究进展Ⅵ—第六届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2004年
7 夏源明;;前言[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
8 张扬;陈敏德;;四路高压快脉冲源研制[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
9 王廷芳;;郭沫若和中国科学技术大学[A];郭沫若与百年中国学术文化回望[C];2002年
10 ;中国科学技术大学物理系情况简介[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
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1 代群熊润频;中国科大:少年班将长期坚持,但不推广[N];新华每日电讯;2008年
2 本报记者 李陈续;创新:建设一流大学的原动力[N];光明日报;2003年
3 记者 刘蓓蓓;“两弹一星功勋”郭永怀力学遗著出版[N];中国新闻出版报;2008年
4 本报记者 仇方迎通讯员 胡胜友;“科大现象”的文化思考[N];科技日报;2007年
5 王卉;王志珍:知常守朴 自得其乐[N];人民日报海外版;2006年
6 孙闻;“引用榜”清华居首 “收录榜”浙大称雄[N];人民日报;2007年
7 田红 记者 胥茜;论文无创新 一票能否决[N];中国教育报;2005年
8 本报记者 刘纯友;南极科考新话题[N];安徽日报;2006年
9 记者 欧阳春艳;全国百篇优秀博士学位论文评选揭晓[N];长江日报;2005年
10 王握文周珞晶 吴丹;11篇全国优秀博士学位论文的启示[N];科技日报;2008年
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1 彭能岭;精密延时和高速脉冲技术在ICF实验和慢正电子束装置中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 胡俊涛;ZnO、ZnS纳米材料的制备和发光特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 钱海生;碳、硅基功能纳米纤维的模板合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 谢煜;基于氨基酸及其衍生物配体的配位聚合物的合成、网络结构及其功能的研究[D];中国科学技术大学;2007年
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1 刘强;恒化器模型中两种具有休眠机制的微生物物种竞争同一种资源的动力学性质[D];中国科学技术大学;2009年
2 吴尚昀;Ka波段高速脉冲检波器研究[D];电子科技大学;2008年
3 姚波;蛋白CMS SH3结构域溶液结构的测定及其与c-Cbl C-末端多肽相互作用的研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 夏猛;四象限悬浮斩波器研究[D];西南交通大学;2011年
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6 任祥军;多孔陶瓷膜材料的研制及在气固分离中的应用研究[D];中国科学技术大学;2005年
7 贾瑞;中国科学技术大学的创建与发展(1958-1966年)[D];中国科学技术大学;2009年
8 王宁;中低速常导磁悬浮列车悬浮斩波器研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 赵三平;南海西沙群岛海鸟生态环境演变[D];中国科学技术大学;2006年
10 李勇;移动坐标系FDTD方法在电磁脉冲传播中的应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
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