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中子不带电荷,不受原子电场的影响,容易进入物质内部与原子核发生作用。它能直接鉴别核素,较低能量热中子的衍射技术,已经成为科学研究和新材料研发的重要工具。近年来,可以提供高通量热中子束的新一代中子源在世界各地相继兴建,大面积的位置灵敏热中子探测器成为一个重要的研究课题,对探测器的读出也提出了更高的要求。本文介绍了基于THGEM(Thick Gas Electron Multiplier)热中子位置灵敏探测器的Pads阵列读出。热中子在硼转换体中与10B核反应,反应打出的α粒子和7Li从靶中射出,使1个大气压的工作气体(Ar+CO2)电离。电离出的电子经THGEM雪崩放大,然后被基于Pads的两维收集板(阳极)收集,利用重心读出方法可以得到入射热中子的位置。基于Pads的二维读出板,在每个方向上有64路信号需要放大。在前端放大读出设计中,为了简化读出系统的复杂度,每个方向上采用了一片64路电荷灵敏前放成形ASIC(VA64TA2)对收集板的每路信号进行放大,而且VA64TA2还具有甄别判选和触发功能。用FPGA做为VA64TA2的控制器,来配置和控制它的读出。经过VA64TA2放大后的信号是以差分电流的形式输出的,再经过高速差分接收器和主放大器放大后送到数据采集系统。文中给出了VA64TA2的动态范围和电子学噪声测试结果,动态范围为16fC,在动态范围线性拟合率可达到线性拟合率可达到0.99974。多道脉冲幅度分析器试验,测得前置板的电子学噪声为12×10-3fc,即75e-噪声。数据采集板,即主板,它的主要作用是把前置板放大的模拟信号转化成数字信号,并把数字信号送到计算机上进行处理。模数转换芯片选择了ADI公司的AD9220,是一个12位的高速模拟数字转换器,最高的采样频率为10MSPS。在与计算机通信方面,采用了USB2.0接口与计算机连接。USB主控制器芯片选择了Cypress公司的EZ-USB FX-LP系列一款高速USB控制器芯片,即CY7C68013-A,它广泛应用在数据采集领域,支持USB2.0的高速传输。FPGA是数据采集系统的总控制器,选择了Altera公司飓风二代系列的一款芯片,即CycloneII EP2C8Q208C8N,实现了与两路ADC(AD9220)和USB(CY7C68013-A)之间的连接,并同时具有对ADC数据的缓冲作用。文中介绍了数据采集板(主板)各个芯片的电路设计。介绍了USB主控制器芯片CY7C68013-A的内部结构和GPIF(General Programmable Interface)模式下的固件的设计。这种模式特别适用于需要高速数据传输的场合,它是一种内部主机控制模式,使用内部集成的高效控制逻辑来取代外部的微控制器进行CY7C68013-A端点FIFO的控制。