[发明专利]一种用于剔除无效事例的反符合电路及方法

说明书

本发明涉及一种用于剔除无效事例的反符合电路及方法，其特征在于，包括IV转换电路、信号求和电路、数字模拟转换器、滞回比较器、微分电路、整形电路和FPGA电路；若干IV转换电路用于将外部输入的一路电荷脉冲信号转换为相应幅度的电压脉冲信号；信号求和电路用于得到一路电压信号；数字模拟转换器用于产生阈值信号；所述比较电路用于对信号求和电路发送的电压信号进行滞回比较得到一路脉冲信号；微分电路用于将该脉冲信号微分转换为尖脉冲波信号；整形电路用于将该尖脉冲波信号整形为固定脉宽的数字脉冲信号；FPGA电路用于确定该数字脉冲信号是否为有效触发信号，并剔除无效的数字脉冲信号，完成无效事例的剔除，本发明可广泛用于空间粒子探测领域中。

技术领域

本发明涉及一种反符合电路及方法，特别是关于一种用于剔除无效事例的反符合电路及方法，属于空间粒子探测领域。

背景技术

中国的空间粒子探测呈以下的发展趋势：发展专用卫星探测，利用专用卫星进行粒子探测，可以搭载更多的探测仪器，实现更多的物理目标，轨道高度和卫星姿态均完全由粒子探测目的控制；从普查到精细测量，现在更准确的物理分析和空间物理机制的研究依靠于对各个物理量的精细测量，例如对能谱和同位素的测量现今已越来越精细；探测仪器从简单到复杂，从普通型到智能型，粒子探测仪器往往为达到更多目的而设计的较复杂，一台仪器，不仅可作不同能量段的能谱测量，还可以进行元素的鉴别；反符合探测器用于消除视场外的带电粒子的影响。

反符合方法是利用反符合电路来剔除满足时间宽度内符合事件的脉冲信号。在反符合电路中，主探测器脉冲信号的通道称为分析道，反符合探测器脉冲信号的通道称为反符合道，反符合探测器脉冲信号通过定时电路后作为门控信号用于剔除满足反符合条件的脉冲信号。在反宇宙射线γ谱仪中，为提高反符合效率，反符合探测器环绕在主探测器周围和底部，用于消除视场外进入探测器的带电粒子和穿透视场的高能带电粒子，其设计应满足以下技术要求：屏蔽大部分视场外的粒子事例，即利用反符合方式消除视场外的带电粒子事例的影响；屏蔽视场内的超过测量能量上限的粒子事例，通过反符合方式使得带电粒子到达主探测器时的信号不被记录，但给予标识。

塑料闪烁体常作为反符合探测器，读出使用光电倍增管(PMT)或硅光电倍增管(SiPM)，反符合探测器在降低宇宙射线硬成分μ子对本底计数率的贡献方面十分有效，根据文献调研情况，当在主探测器四周布置塑料闪烁体为反符合探测器时，该探测装置在能量区间为30keV～2700keV处的积分本底计数率可以降低五到六倍，而在能量较高的能量区间内(10MeV以上)，反符合屏蔽措施可以减少因宇宙射线贡献的99％的本底计数。

然而，传统的反符合电路基本均是购买的商用反符合电路插件，自行设计的较少，购买的商用反符合插件一方面存在功耗大和成本高的问题，另一方面，由于宇宙中有很强的辐射，商用反符合插件往往会发生单粒子效应，抗辐射能力弱，无法在宇宙中使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种功耗低、成本低且抗辐射能力强的用于剔除无效事例的反符合电路及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于剔除无效事例的反符合电路，其特征在于，包括IV转换电路、信号求和电路、数字模拟转换器、滞回比较器、微分电路、整形电路和FPGA电路；若干所述IV转换电路用于将外部输入的一路电荷脉冲信号转换为相应幅度的电压脉冲信号；所述信号求和电路用于对多路电压脉冲信号进行求和运算，得到一路电压信号；所述数字模拟转换器用于在所述FPGA电路的控制下，产生阈值信号；所述滞回比较器用于根据所述数字模拟转换器发送的阈值信号，对所述信号求和电路发送的电压信号进行滞回比较，得到一路脉冲信号；所述微分电路用于将该脉冲信号微分转换为尖脉冲波信号；所述整形电路用于将该尖脉冲波信号整形为固定脉宽的数字脉冲信号；所述FPGA电路用于确定该数字脉冲信号是否为有效触发信号，并剔除无效的数字脉冲信号，完成无效事例的剔除。