核技术作为一种高新技术广泛应用在国防、工业、资源勘探、核医学及安检等领域,地铁、机场、医院等场合的核仪器设备也随处可见。常规核仪器主要是针对核辐射的能量、强度、时间等参数开展测量,随着核医学成像、航空核应急成像、核电站放射性热点成像等需求的迅猛增加,核辐射的阵列成像测量得到了快速发展,成为当前核辐射测量的热点方向之一。随着电子技术、核科学行业日新月异的发展,电路的集成程度越来越高、核测量仪器愈发精密,使得体积小、模块化程度高的核辐射阵列探测仪器得以实现。针对当前核辐射阵列探测电子学结构复杂,体积较大、通道间干扰较多且对高能射线探测效率低等不足,本文设计了由GAGG闪烁晶体阵列和64通道硅光电倍增管阵列耦合而成的伽马射线阵列探测器,基于ASIC芯片SKIROC2设计信号读出电路并编写配套上位机软件,充分利用SKIROC2芯片功能,使之可以应用于各种辐射阵列探测和射线成像等场合。论文主要研究内容及成果如下:1、探测器设计:相较于传统闪烁晶体,GAGG晶体具有更高的探测效率和能量分辨率,且不会潮解。硅光电倍增管MPPC相较于传统光电倍增管PSPMT,具有高倍增比、高光子探测效率、出色时间分辨率等优点,且抗干扰能力强,不会因入射光饱和而烧坏。因此本文设计了由GAGG晶体阵列耦合MPPC组成的64通道伽马射线阵列探测器,并且设计了由16片4通道运放芯片OPA4354构成的探测器阵列单元测试电路。2、信号读出电路设计:与传统核信号前端读出系统臃肿繁杂的电路相比,本文围绕64通道SKIROC2芯片设计了一套信号读出电路,具有简洁、小巧、紧凑的特点,极大地简化了电子学设计。考虑到SKIROC2的输出数据量和今后的扩展需求,读出电路采用了USB3.0方式与上位机进行通信。FPGA作为控制中心实现对SKIROC2以及USB芯片FT600Q的时序逻辑控制。3、上位机软件设计:使用Visual Studio编写Winform软件,通过USB接口与FPGA通信,主要功能是配置SKIROC2芯片参数,接收测量数据并成图显示,软件设计中融合了传统的Windows桌面开发与时下流行的Web前端开发技术,能够直观、精美、全面地展示测量数据,并且在软件中植入了SQLite数据库实现数据的存储与历史复现。4、系统测试及功能特点:整机开发完成之后对其进行了实验测试,探测器分辨率为13.835,信号读出电路触发阈值为0.2f C,积分非线性小于0.1%,电子学噪声小于1.5m V。测试结果显示系统能稳定运行,准确定位入射到闪烁体探测器的伽马射线,并能直观精确地成图展示。