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自光学显微镜发明以来,为了探测物质的微观结构,科学家们研究出了很多更加先进的技术,比如X射线衍射、电子显微镜、中子散射等。与电子和中子一样,μ子也是自然界中最基本的粒子之一。利用μ子自旋发展而来的μ子自旋旋转、驰豫和共振技术(Muon Spin Rotation,Relaxation and Resonance,简称μSR技术)在原子尺度检测材料结构特别是其微观磁性质方面有着特殊的优势。目前,μSR技术在凝聚态物理与化学方向应用广泛。在近年来重新回热的高温超导研究中更是需要μSR技术作为其结构分析和测量的手段。2015年,中科院高能所计划在中国散裂中子源(CSNS)上建设一台实验型μ子源,并依托于该高强度μ子束开展基于μSR技术的研究。该项目计划研制一套128路正电子位置分辨的μSR谱仪样机,包括探测器、电子学和数据获取系统、样品室磁场。本文主要完成其中电子学部分的模拟前端电路原型的设计。为了提高集成度和定时精度,我们采用了无延迟线恒比定时电路在单宽NIM插件上实现了 8路恒比定时甄别器。定时信号使用LVDS输出,电平转换电路将差分ECL电平转换为LVDS电平。整个前端电子学原型采用一块Cyclone系列FPGA作为主控,控制DAC、模拟开关等器件的工作及与TDC板的通信。实现了单独调整每路CFD的预甄别阈值、时间游动的微调、系统的自检和标定等多种功能。对前端电子学原型板的测试结果表明每通道幅度时间游动小于255ps,连接探测器测得定时误差仅为55ps。相比于后端TDC的近600ps的时间测量误差,前端电子学原型定时误差可以忽略不计。近年来,由于探测效率高、尺寸小、受磁场影响小、成本低等优点,新型SiPM探测器在核探测领域得到了越来越多的应用。在前端电子学原型设计工作的基础上,我们还进一步了解了 SiPM的工作原理及特性,并对其读出电子学的设计进行了前期调研。本文首先介绍项目的背景、μSR谱仪的原理、谱仪样机的整体设计、定时方法等。重点介绍了 μSR谱仪前端电子学原型的设计及重要指标的测试。对于μSR谱仪闪烁体加PMT的探测器方案,前端电子学原型板已实现了设计目标;对于新的基于闪烁体加SiPM的方案,本论文完成了很多有益的前期探索。本论文完成的工作主要有:(1)完成了 μSR谱仪前端电子学原型的设计,原型板具有集成度高且定时误差小的优点。测试结果表明,采用无延迟线恒比定时方法设计的前端电子学定时误差约为55ps,原型设计已达到μSR谱仪系统的指标要求。(2)对SiPM探测器的原理、特性以及读出电子学方案进行了深入的调研,为今后利用SiPM探测器实现更多通道数的正电子探测阵列做好了前期准备,完成了电子学方案初步设计、关键器件选型等工作。