CN112649837A - 粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器，该方法应用于中子探测器的电子学读出***，该电子学读出***包括位置测量模块、甄别模块、时钟同步模块以及处理模块，电子学读出***以多阳极光电倍增管的阳极信号和打拿极信号作为输入信号，基于打拿极信号确定粒子事件类型，基于阳极信号对应的多通道峰值数据计算粒子入射位置。在时钟同步模块给位置测量模块、甄别模块和处理模块提供同步信号的情况下，处理模块根据位置测量模块输出的多通道峰值数据、多通道触发信号和甄别模块输出的波形采样数据，同时实现粒子入射位置的在线测量和中子/伽马事件的甄别。

Description

粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器

技术领域

本申请涉及辐射探测技术领域，具体而言，涉及一种粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器。

背景技术

中子是组成原子核的基本粒子之一，具有不带电、穿透性强，能分辨轻元素、同位素和近邻元素等特性，具有非破坏性，这些特性使得散射中子成为研究物质微观结构和动力学性质的理想探针之一。

散射后的中子需要用位置灵敏型中子探测器来测量散射中子在能量和动量方面的变化，从而为物质结构分析提供有效信息。

目前，对于大多数散裂中子源，采用闪烁体探测器进行散射中子测量。闪烁体探测器主要由ZnS/⁶LiF闪烁屏、波移光纤阵列、光电转换器件以及读出电子学***(也可称为电子学读出***)组成。入射中子与闪烁体探测器内部的闪烁体进行反应后，经过波移光纤阵列、光电转换器件以及读出电子学***的处理，由读出电子学***将处理后的信号传输到电脑端进行数据分析，最后在电脑端分析得到入射中子的位置。但是，由于在测量入射中子的过程中伴随大量的γ(伽马)射线本底，且测量中子的探测器对γ射线也很灵敏，因此，实现中子/γ射线甄别成为中子探测过程的关键技术。

在传统技术中，用于测量中子的探测器本身不具有甄别中子/γ射线的能力，探测器仅用于对经过探测器的粒子进行反应、处理，然后将处理后的数据发送给电脑端，由电脑端通过特定的软件对来自探测器的数据进行复杂的分析。

发明内容

本申请的目的在于提供一种粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器，可以改善现有技术中的中子探测器无法同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种粒子识别方法，应用于中子探测器的电子学读出***，所述中子探测器包括多阳极光电倍增管和所述电子学读出***，所述电子学读出***包括位置测量模块、甄别模块、时钟同步模块以及处理模块，所述方法包括：

所述时钟同步模块给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号；

所述位置测量模块接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，所述第一事件是与所述阳极信号关联的事件；

所述甄别模块接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，所述第二事件是与所述打拿极信号关联的事件，所述第二事件是中子事件或伽马事件；

所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

通过上述方法，提出了一种可以由中子探测器的电子学读出***进行粒子识别的方案。该电子学读出***以多阳极光电倍增管的阳极信号和打拿极信号作为输入信号，通过位置测量模块得到与阳极信号对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，通过甄别模块得到与打拿极信号对应的波形采样数据，由电子学读出***的处理模块根据多通道触发信号、多通道峰值数据和波形采样数据进行处理，既可以对阳极信号对应的第一事件进行作用位置测量，得到粒子入射位置，还可以对打拿极信号对应的第二事件进行粒子类型识别，从而确定打拿极信号对应的第二事件是中子事件还是伽马事件。在通过时钟同步模块为位置测量模块、甄别模块、处理模块提供同步信号的情况下，处理模块可将位置测量模块、甄别模块输出的数据进行关联处理，从而判断第一事件和第二事件是否为同一个粒子入射事件，基于此可同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量。

在可选的实施方式中，所述时钟同步模块给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号，包括：所述时钟同步模块采用内部压控振荡模式输出两组同频同相位的时钟信号，并将所述两组同频同相位的时钟信号中的一组时钟信号提供给所述位置测量模块和所述处理模块，以及将所述两组同频同相位的时钟信号中的另一组时钟信号提供给所述甄别模块和所述处理模块。

通过上述实现方式中分别提供给位置测量模块、甄别模块和处理模块的同频同相位的时钟信号，有利于处理模块将位置测量模块、甄别模块输出的数据进行关联处理，有利于处理模块同时实现对于中子入射位置的在线测量和中子/伽马射线甄别。

在可选的实施方式中，所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件，包括：所述处理模块根据所述多通道峰值数据计算所述第一事件的粒子入射位置；所述处理模块根据所述波形采样数据对所述第二事件进行事件甄别，确定所述第二事件的事件类型；所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，判断所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

通过上述实现方式中与处理模块有关的内容，提供了一种可以由中子探测器的电子学读出***同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量的实现方式，可避免将伽马射线误认为入射中子而得到错误的中子入射位置。

在可选的实施方式中，所述处理模块根据所述波形采样数据对所述第二事件进行事件甄别，确定所述第二事件的事件类型，包括：所述处理模块对所述第二事件的波形采样数据进行多窗口积分计算，得到各个窗口积分得到的电荷；所述处理模块根据各个窗口的电荷计算电荷比值，根据电荷比值所在的区间确定所述第二事件的事件类型。

通过上述实现方式中关于波形采样数据的处理内容，可以确定第二事件的事件类型，从而实现中子/伽马射线甄别。

在可选的实施方式中，所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，判断所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件，包括：基于所述时钟同步模块提供的同步信号，所述处理模块根据所述多通道峰值数据从多个通道中确定出目标通道，以及根据所述多通道触发信号确定所述目标通道对应的两个定时时间，所述目标通道是所述多个通道中电荷峰值最大的二维通道；所述处理模块计算所述波形采样数据的脉冲起始时间；所述处理模块将所述脉冲起始时间与所述两个定时时间进行比较，根据比较结果判断所述第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

通过上述实现方式中与脉冲起始时间、两个定时时间以及相应的时间比较内容，提供了一种可以将粒子入射位置的在线测量和粒子类型识别进行关联的详细处理方式，可同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量。

在可选的实施方式中，所述处理模块是现场可编程门阵列，当所述脉冲起始时间与所述两个定时时间之间满足第一表达式时，所述处理模块确定所述第一事件和所述第二事件为同一个入射粒子事件；所述第一表达式包括：Δt＝||t-t₁|-|t-t₂||<ΔT；其中，Δt为计算出的事件时间差，t表示波形采样数据对应的脉冲起始时间，t₁、t₂分别表示目标通道对应的两个定时时间，ΔT为设定的时间差。

以此提供了一种可以确定第一事件和第二事件是否为同一事件的实现方式。

在可选的实施方式中，所述位置测量模块包括第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路，所述位置测量模块接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，包括：对于所述多阳极光电倍增管的每个通道的阳极信号，所述第一放大电路接收所述阳极信号，并基于所述阳极信号对当前通道进行增益校正，得到两路第一放大信号；所述第一放大电路将所述两路第一放大信号分别送入所述慢成形放大电路和快成形放大电路；所述快成形放大电路将一路第一放大信号在经过快成形处理后得到的中间信号送入所述阈值触发电路，所述阈值触发电路在检测到超过设定阈值的中间信号时，输出触发脉冲，作为当前通道的触发信号；所述慢成形放大电路将另一路第一放大信号在经过慢成形处理后得到的中间信号送入所述采样保持电路，所述第一采样电路对所述采样保持电路输出的信号进行模拟数字转换后，输出当前通道的峰值数据。

通过上述实现方式，提供了一种可以得到多阳极光电倍增管的各个通道的峰值数据和触发信号的实现方式，通过上述位置测量模块可以对中子探测器的各个通道进行增益校正，得到多通道峰值数据。

在可选的实施方式中，所述甄别模块包括低噪声放大电路、单端转差分电路、第二采样电路，所述甄别模块接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，包括：所述低噪声放大电路接收并放大所述打拿极信号，得到第二放大信号，并将所述第二放大信号送入所述单端转差分电路；所述单端转差分电路将所述第二放大信号转换为差分信号后，将所述差分信号送入所述第二采样电路，所述第二采样电路对所述差分信号进行模拟数字转换后，输出所述波形采样数据。

通过上述实现方式，提供了一种可以得到打拿极信号对应的波形采样数据的实现方式，可以提高中子/伽马射线的甄别能力。

第二方面，本申请实施例提供一种电子学读出***，应用于中子探测器，所述中子探测器包括多阳极光电倍增管，所述电子学读出***包括：位置测量模块、甄别模块、时钟同步模块以及处理模块；

所述时钟同步模块，用于给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号；

所述位置测量模块，用于接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，并输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，所述第一事件是与所述阳极信号关联的事件；

所述甄别模块，用于接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，所述第二事件是与所述打拿极信号关联的事件，所述第二事件是中子事件或伽马事件；

所述处理模块，用于根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

通过上述第二方面提供的电子学读出***，可以执行前述第一方面提供的粒子识别方法，该电子学读出***以多阳极光电倍增管的阳极信号和打拿极信号作为输入信号，可以同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量，可避免误将伽马射线认为是入射中子从而导致得到错误的中子入射位置。

在可选的实施方式中，所述时钟同步模块，用于采用内部压控振荡模式输出两组同频同相位的时钟信号，并将所述两组同频同相位的时钟信号中的一组时钟信号提供给所述位置测量模块和所述处理模块，以及将所述两组同频同相位的时钟信号中的另一组时钟信号提供给所述甄别模块和所述处理模块。以此可以提升测量精确性。

在可选的实施方式中，所述位置测量模块包括第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路；所述第一放大电路的输入端用于接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号；所述第一放大电路的两个输出端分别与所述慢成形放大电路、所述快成形放大电路的输入端连接；所述快成形放大电路的输出端与所述阈值触发电路连接，所述阈值触发电路用于向所述处理模块输出触发信号；所述慢成形放大电路的输出端与所述采样保持电路连接，所述采样保持电路与所述第一采样电路连接，所述第一采样电路用于向所述处理模块输出峰值数据。

通过上述实现方式提供了一种关于位置测量模块的实现方式，基于该位置测量模块可以对多阳极光电倍增管的各通道进行增益校正，可为处理模块的数据处理过程提供数据支持。

在可选的实施方式中，所述甄别模块包括低噪声放大电路、单端转差分电路、第二采样电路；所述低噪声放大电路的输入端用于接收所述打拿极信号；所述低噪声放大电路的输出端与所述单端转差分电路的输入端连接；所述单端转差分电路的输出端与所述第二采样电路连接，所述第二采样电路用于向所述处理模块输出所述波形采样数据；其中，所述第二采样电路的采样率大于100MSPS。

通过上述实现方式提供了一种关于甄别模块的实现方式，可以满足对于中子/伽马射线的高分辨需求，有利于提升识别准确性。

在可选的实施方式中，所述低噪声放大电路包括低噪声放大器、第一电阻、反馈电阻、反馈电容；所述第一电阻与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端通过所述反馈电阻与所述低噪声放大器的输入端连接，所述反馈电容与所述反馈电阻并联。

通过上述实现方式，在低噪声放大器的反馈电阻上并联反馈电容，可以减少共模干扰，降低电路噪声，提高波形数字化精度。

在可选的实施方式中，所述单端转差分电路包括射频传输线转换器。以此可降低电路噪声，提升对于中子/伽马射线的甄别能力。

第三方面，本申请实施例提供一种中子探测器，包括多阳极光电倍增管以及前述第二方面所述的电子学读出***。

通过上述第三方面提供的中子探测器，该中子探测器可通过电子学读出***同时实现中子/伽马射线甄别和在线位置测量，提升了中子探测器的性能，可以降低探测器后端数据的计算复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种中子探测器的示意图。

图2为本申请实施例提供的一种电子学读出***的示意图。

图3为本申请实施例提供的一个实例中的电子学读出***的示意图。

图4为本申请实施例提供的一个实例中的低噪声放大电路的拓扑示意图。

图5为本申请实施例提供的一个实例中的单端转差分电路的拓扑示意图。

图6为本申请实施例提供的一种时钟同步模块的工作原理示意图。

图7为本申请实施例提供的一种处理模块的功能模块示意图。

图8为本申请实施例提供的一种粒子识别方法的示意图。

图9为本申请实施例提供的一个实例中的脉冲划分示意图。

图10为本申请实施例提供的一个实例中的粒子事件对应的电荷比值分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在介绍技术方案之前，为了便于理解方案，先对“本底”这一名词进行介绍：探测器的测量本底是指辐射探测器测量到的与待测信号叠加在一起的非待测信号。由于存在宇宙射线和环境中的天然放射性，所有的辐射探测器都会产生一些本底信号。这些本底信号根据探测器的大小与类型区别存在显著的差异，也随着探测器周围的屏蔽程度而有所变化。探测器的测量本底包括辐射本底和噪声本底。

由于在测量中子的过程中会伴随大量的伽马射线本底(伽马射线本底是一种辐射本底)，且测量中子的探测器对于伽马射线较为敏感，因此现有技术中容易误将伽马射线误认为是入射中子进行测量。

有鉴于此，发明人提出以下实施例予以改善，通过本申请实施例的原理可以在中子探测器的电子学***上同时实现对于中子/伽马射线的甄别以及中子入射位置测量，通过中子探测器自身就可以进行中子/伽马射线的甄别以及中子入射位置的在线测量，以此可以提升中子探测器的性能，可以降低中子探测器后端数据的计算复杂度，简化中子探测器***。

为了便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面将对本申请实施例提供的一种中子探测器进行介绍，该中子探测器包括本申请实施例提供的一种电子学读出***，该电子学读出***可用于执行本申请实施例提供的粒子识别方法(与方法有关的部分将在后文介绍)。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种中子探测器100的示意图。

如图1所示，该中子探测器100包括：闪烁屏110、波移光纤阵列120、多阳极光电倍增管130以及电子学读出***140。

闪烁屏110上设有灵敏探测材料，灵敏探测材料为闪烁体，闪烁体中含有⁶Li，该闪烁屏110可以是ZnS/⁶LiF闪烁屏110。

在测量入射中子时，该中子探测器100的工作原理可包括：入射中子与闪烁体中的⁶Li发生核反应产生α粒子和³H核，α粒子和³H核与闪烁体发生作用产生闪烁光子。闪烁光子被波移光纤阵列120吸收重发射后，传输至与光纤端面耦合的多阳极光电倍增管130。多阳极光电倍增管130将接收到的光信号转化为电信号，并将转换得到的电信号传输给电子学读出***140。

下面将对本申请实施例提供的一种电子学读出***140进行详细介绍。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种电子学读出***140的示意图。其中，该电子学读出***140应用于包含多阳极光电倍增管的中子探测器。

如图2所示，该电子学读出***140包括：位置测量模块141、甄别模块142、时钟同步模块143以及处理模块144。

该时钟同步模块143，用于给位置测量模块141、甄别模块142和处理模块144提供同步信号。

该位置测量模块141，用于接收多阳极光电倍增管的阳极信号(图2中的“A”表示阳极信号)，并对多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，并输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据。其中，第一事件是与阳极信号关联的事件。

该甄别模块142，用于接收多阳极光电倍增管的打拿极信号(图2中的“B”表示打拿极信号)，并对打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据。该第二事件是与打拿极信号关联的事件。第二事件是中子事件或伽马事件。

打拿极(dynode)又称为倍增电极，处于光电倍增管阳极(anode)和阴极(cathode)之间。

该处理模块144，用于根据多通道峰值数据、多通道触发信号和波形采样数据，确定第一事件的粒子入射位置和第二事件的事件类型，以及确定第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

本申请实施例提供的电子学读出***140的工作原理包括：以多阳极光电倍增管的阳极信号和打拿极信号作为输入信号，通过位置测量模块141输出与多阳极光电倍增管的阳极信号关联的多通道触发信号和多通道峰值数据，还通过甄别模块142输出与打拿极信号关联的波形采样数据，然后通过处理模块144根据多通道触发信号、多通道峰值数据和波形采样数据进行处理、计算、分析。处理模块144既可以进行对阳极信号对应的第一事件进行作用位置在线测量，得到粒子入射位置，还可以对打拿极信号对应的第二事件进行粒子类型识别，从而确定打拿极信号对应的第二事件是中子事件还是伽马事件。

需要说明的是，在通过时钟同步模块143为位置测量模块141、甄别模块142和处理模块144提供同步信号的情况下，处理模块144可将位置测量模块141、甄别模块142输出的数据进行关联处理，从而判断第一事件和第二事件是否为同一个粒子入射事件。如果处理模块144识别出第二事件是中子事件，且确定第一事件和第二事件为同一粒子入射事件，则可以得知第一事件的入射粒子位置确实是中子入射位置。而如果识别出第二事件是伽马事件，且确定第一事件和第二事件为同一粒子入射事件，则可以得知第一事件的入射粒子位置不是中子入射粒子的作用位置，而是伽马射线的作用位置。因此，通过上述的电子学读出***140可以同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量，可避免误将伽马射线认为是入射中子从而导致得到错误的中子入射位置。

其中，前述的“作用位置”是指中子粒子与闪烁体进行作用、进行反应的位置，或伽马射线与闪烁体进行作用、进行反应的位置。

本申请提供的电子学读出***140、中子探测器100所能够带来的有益效果包括：相较于现有技术中由电子学读出***将采样的数据全部发送给外部设备(外部设备可以是计算机、移动终端、服务器)后，由外部设备通过一些分析软件进行复杂的分析处理过程来鉴别中子事件、伽马事件的这种实现方式，在本申请实施例中，由于中子探测器100的电子学读出***140可同时实现粒子事件甄别和作用位置在线测量，因此可以提升整个中子探测器100的性能，可以简化中子探测器100后端的外部设备的计算复杂度。

其中，在本申请实施例的电子学读出***140包括显示器或与显示器连接的情况下，可以将粒子事件甄别结果和作用位置在线测量结果显示在显示器上。

下面将对本申请实施例中的电子学读出***140所包含的四个模块(位置测量模块141、甄别模块142、时钟同步模块143以及处理模块144)分别进行详细介绍。

关于位置测量模块141：

该位置测量模块141可包括多个处理通道，该多个处理通道分别用于接收多阳极光电倍增管的多通道阳极信号，并基于该多通道阳极信号中的每个单通道阳极信号，输出一组单通道触发信号和单通道峰值数据。该位置测量模块141针对多通道阳极信号可得到多通道触发信号和多通道峰值数据。该位置测量模块141的处理通道的数量与多阳极光电倍增管中用于输出阳极信号的通道数量相同，以使该位置测量模块141可以输出与多阳极光电倍增管的通道数量匹配的多通道触发信号和多通道峰值数据。但具体通道数量不应理解为对本申请的限制。

作为位置测量模块141的一种实现方式，如图3所示，该位置测量模块141可包括增益可调的第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路。

其中，第一放大电路的输入端用于接收多阳极光电倍增管的阳极信号(图3中的“A”表示阳极信号)。第一放大电路的两个输出端分别与慢成形放大电路、快成形放大电路的输入端连接。快成形放大电路的输出端与阈值触发电路连接，阈值触发电路用于向处理模块144输出触发信号。慢成形放大电路的输出端与采样保持电路连接，采样保持电路与第一采样电路连接，第一采样电路具有模拟数字信号转换功能，用于向处理模块144输出峰值数据。

在该位置测量模块141中，第一放大电路用于对各通道的阳极信号进行增益校正。以第一放大电路是多通道增益可调的放大电路为例，位置测量模块141以多阳极光电倍增管的多通道阳极信号作为输入信号，通过多通道增益可调的放大电路对各通道的阳极信号进行增益校正。其中，关于第一放大电路，可以采用带有反馈功能的放大器实现，通过调节放大器的反馈电阻即可实现增益调节(基于此原理可调节各通道的增益)。第一放大电路也可根据各通道的增益数据直接采用不同阻值的电阻实现增益校正。

在该位置测量模块141中，快成形放大电路和慢成形放大电路的时间常数不同，快成形放大电路和慢成形放大电路都可采用才有反馈功能的放大器实现。在采用带有反馈电容、反馈电阻的放大器搭建快成形放大电路、慢成形放大电路时，通过调节反馈电容、反馈电阻的值可改变输出波形的脉冲上升时间。

在一个实例中，快成形放大电路的时间常数可以小于30纳秒，慢成形放大电路的时间常数可以介于30纳秒至300纳秒之间。示例性地，可采用型号为AD8002的放大器搭建快成形放大电路和慢成形放大电路。可以理解的是，本领域技术人员可根据实际需求，更改反馈电容、反馈电阻的值从而更改放大电路的时间常数。

在该位置测量模块141中，阈值触发电路用于进行时间信息测量，可以在检测到快成形放大电路输出超过设定阈值的中间信号时，输出触发脉冲。示例性地，阈值触发电路可采用型号为NINO2、LM111的芯片实现。

在该位置测量模块141中，采样保持电路可以采用峰值保持采样电路进行电荷采样保持，也可以采用积分电路进行积分，从而进行电荷采样保持。示例性地，采样保持电路可以是型号为PKD01EY、LTC6244的芯片。

在该位置测量模块141中，第一采样电路用于将模拟信号转换为数字信号，从而采样得到峰值数据。峰值数据可以被送入处理模块144，以供处理模块144根据多通道峰值数据计算粒子入射位置。

在一个实例中，第一采样电路可以是多通道的模拟数字转换电路，可以选用8通道MAX186芯片进行信号转换。通过多通道的第一采样电路可以得到与多阳极光电倍增管的通道数量匹配的多通道峰值数据。

可选的，该位置测量模块141可以是分立元件搭建的电路，也可以是集成芯片，例如，可通过采用能够输出多通道触发信号和多通道峰值信号的集成芯片来实现本申请实施例中与位置测量模块141有关的内容。示例性地，可采用Weeroc公司的Catiroc系列、Maroc系列和Photoroc系列的集成芯片。

上述位置测量模块141的工作原理包括：由第一放大电路接收阳极信号，并基于阳极信号对当前通道进行增益校正，得到两路第一放大信号。该两路第一放大信号分别记为第一信号、第二信号。第一信号、第二信号分别被送入快成形放大电路、慢成形放大电路。快成形放大电路将第一信号在经过快成形处理后得到的中间信号送入阈值触发电路，阈值触发电路在检测到超过设定阈值的中间信号时，输出触发脉冲，作为当前通道的触发信号。而慢成形放大电路将第二信号在经过慢成形处理后得到的中间信号送入采样保持电路。第一采样电路对采样保持电路输出的信号进行模拟数字转换后，输出当前通道的峰值数据。

在一个应用场景下，上述第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路形成的电路拓扑结构可作为对单通道阳极信号进行处理的电路拓扑结构。(对于处理不同通道阳极信号的第一放大电路，可以设置不同的增益对相应通道的阳极信号进行放大)。在另一个应用场景下，上述第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路形成的电路拓扑结构可作为对多通道阳极信号进行处理的电路拓扑结构。

通过上述关于位置测量模块141的实现方式，可以对多阳极光电倍增管的各通道进行增益校正，并得到与多阳极光电倍增管的阳极信号对应的触发信号，以及与多阳极光电倍增管的阳极信号对应的峰值数据，可为处理模块144的数据处理过程提供数据支持。

关于甄别模块142：

如图3所示，该甄别模块142可包括低噪声放大电路、单端转差分电路和第二采样电路。低噪声放大电路的输入端用于接收打拿极信号。低噪声放大电路的输出端与单端转差分电路的输入端连接。单端转差分电路的输出端与第二采样电路连接，第二采样电路用于向处理模块144输出波形采样数据。

在该甄别模块142中，该低噪声放大电路具有反馈功能。如图4所示，该低噪声放大电路可包括低噪声放大器U、第一电阻R_G、反馈电阻R_F、反馈电容C_F。第一电阻R_G与低噪声放大器U的输入端连接，低噪声放大器U的输出端通过反馈电阻R_F与低噪声放大器U的输入端连接，反馈电容C_F与反馈电阻R_F并联。图4中的“IN”是该放大电路的输入端，可接入打拿极信号，“OUT1”是该放大电路的输出信号，可送入单端转差分电路的输入端。

其中，通过在低噪声放大器U的反馈电阻R_F上并联反馈电容C_F，可以减少共模干扰，降低电路电压噪声，提高波形数字化精度。

示例性地，低噪声放大器U可以是型号为AD8021、AD8099或AD8045的运算放大器芯片，也可以是HMC799LP3E、OPA380等跨阻放大器。

在该甄别模块142中，单端转差分电路可以采用差分放大器将单端信号转换为差分信号，也可以通过射频传输线转换器直接将单端信号转换为差分信号(见图5)。通过射频传输线转换器可降低电路噪声，提升对于中子/伽马射线的甄别能力。

如图5所示，单端转差分电路可包括射频传输线转换器，射频传输线转换器可以是TC1-1T+、ETC1-1-13等型号的转换器。以采用型号为TC1-1T+的转换器为例，该转换器的一次侧(PRI)用于接入待转换的差分信号(例如图4中的“OUT1”)，该转换器的二次侧(SEC)用于输出差分信号。该转换器的二次侧的抽头通过以接地电容C1连接到地。该转换器的二次侧的两个输出端均通过第二电阻(即图5中的R2、R2’)、滤波电容(即图5中的C2、C2’)输出差分信号：OUT_N和OUT_P。

通过单端转差分电路也可以对低噪声放大电路输出的信号进行放大，从而使得单端转差分电路输出的差分信号可以匹配后端的第二采样电路的输入电压量程。

在该甄别模块142中，第二采样电路是可以进行高速连续采样的模拟数字转换电路。第二采样电路的采样率可以大于100MSPS。示例性地，第二采样电路可以采用型号为LTC2262-14、LTC2175-14的模数转换芯片实现。第二采样电路可将模数转换后采样得到的波形采样数据送入处理模块144进行后续计算。该第二采样电路的采样率较高，可以满足对于中子/伽马射线的高分辨需求。

本申请实施例提供的上述甄别模块142的工作原理包括：基于依次串联的低噪声放大电路、单端转差分电路和第二采样电路，低噪声放大电路接收并放大打拿极信号，得到第二放大信号，并将第二放大信号送入单端转差分电路。单端转差分电路将第二放大信号转换为差分信号后，将差分信号送入第二采样电路，第二采样电路对差分信号进行模拟数字转换后，输出用于提供给处理模块144的波形采样数据。

关于时钟同步模块143：

如图3或图6所示，时钟同步模块143可包括晶振和时钟产生器。时钟产生器可通过统一的差分时钟源(或晶振)输入***的时钟基准，可采用锁相环(PLL)芯片实现。示例性的，时钟同步模块143可采用AD9516、CDCM7005等型号的芯片实现。

如图6所示，时钟同步模块143可采用内部压控振荡模式(内部压控振荡模式可通过寄存器配置实现)输出两组同频同相位的时钟信号，并将两组同频同相位的时钟信号中的一组时钟信号提供给位置测量模块141和处理模块144，以及将两组同频同相位的时钟信号中的另一组时钟信号提供给甄别模块142和处理模块144。其中，前述的两组同频同相位的时钟信号可通过时钟产生器产生，该时钟产生器还可以向处理模块144提供***时钟信号和其他备用时钟信号。以此有利于提升测量精确性。

示例性地，以图6中的“clk_1_1”和“clk_1_2”为一组同频同相位的时钟信号，“clk_2_1”和“clk_2_2”为另一组同频同相位的时钟信号。时钟同步模块143可将时钟信号clk_1_1和clk_1_2分别提供给位置测量模块141中的第一采样模块和处理模块144，还可clk_2_1和clk_2_2分别提供给甄别模块142中的第二采样模块和处理模块144。处理模块144可根据clk_1_2、clk_2_2获取位置测量模块141、甄别模块142输出的数据。

关于处理模块144：

如图7所示，处理模块144可包括甄别计算模块1441、时间测量模块1442和位置计算模块1443。其中，处理模块144可以是现场可编程门阵列(FPGA)。

甄别计算模块1441，用于获取甄别模块142输出的波形采样数据，并基于波形采样数据甄别第二事件的事件类型。

位置计算模块1443，用于获取位置测量模块141输出的多通道峰值数据，并基于多通道峰值数据计算第一事件的粒子入射位置。

时间测量模块1442，用于获取前述的波形采样数据以及位置测量模块141输出的多通道触发信号，并基于波形采样数据以及多通道触发信号判断第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

其中，基于甄别计算模块1441、时间测量模块1442和位置计算模块1443的处理结果，处理模块144可输出第二事件的事件类型以及第一事件的粒子入射位置。当第一事件和第二事件为同一事件时，处理模块144可同时输出关于同一粒子事件的事件类型和粒子入射位置。

关于处理模块144的其他计算细节可参见本申请实施例在下文提供的粒子识别方法中的相关描述。

下面将详细介绍本申请实施例提供的粒子识别方法。

请参阅图8，图8为本申请实施例提供的一种粒子识别方法的流程图，该方法可应用于前述的该电子学读出***以及前述的中子探测器。关于电子学读出***和中子探测器的结构细节，可以参考前述描述中的相关内容，下面将不再对电子学读出***和中子探测器的结构进行阐述。

如图8所示，该方法包括步骤S21-S24。

S21：时钟同步模块给位置测量模块、甄别模块和处理模块提供同步信号。

同步信号可以是由时钟同步模块采用内部压控振荡模式输出的两组同频同相位的时钟信号。关于时钟同步模块的其他细节可参考前述与时钟同步模块143有关的内容(例如图6)，在此不再赘述。

S22：位置测量模块接收多阳极光电倍增管的阳极信号，并对多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据。

S23：甄别模块接收多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据。

S24：处理模块根据多通道峰值数据、多通道触发信号和波形采样数据，确定第一事件的粒子入射位置和第二事件的事件类型，以及确定第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

其中，位置测量模块、甄别模块可根据时钟同步模块提供的同步信号分别确定相应的采样周期，从而输出能够提供给处理模块的数据(多通道触发信号、多通道峰值数据、波形采样数据)。处理模块可根据时钟同步模块提供的同步信号获取位置测量模块、甄别模块输出的内容，可根据时钟同步模块提供的***时钟对多通道峰值数据、多通道触发信号和波形采样数据进行计算。

处理模块可输出粒子入射位置和事件类型。在处理模块连接显示器的情况下，可以将甄别出的事件类型和检测到的粒子入射位置显示在显示器上，以便用户及时得知当前事件的事件类型、粒子入射位置。

通过上述S21-S24的方法，提出了一种可以由中子探测器的电子学读出***进行粒子识别的方案。基于该方法，电子学读出***既可以进行对阳极信号对应的第一事件进行作用位置在线测量，还可以对打拿极信号对应的第二事件进行粒子类型识别，并且可以通过判断第一事件和第二事件是否为同一个粒子入射事件，从而将两个事件的内容进行关联，基于此可同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量，以此可避免误将伽马射线认为是入射中子从而导致得到错误的中子入射位置。在该方法应用于中子探测器时，可以简化中子探测器后端的数据计算复杂度。

可选的，上述方法中的步骤S24可包括子步骤S241-S243。S241可以由处理模块的位置计算模块执行，S242可以由处理模块的甄别计算模块执行，S243可以由处理模块的时间测量模块执行。

S241：处理模块根据多通道峰值数据计算第一事件的粒子入射位置。

S242：处理模块根据波形采样数据对第二事件进行事件甄别，确定第二事件的事件类型。

S243：处理模块根据多通道峰值数据、多通道触发信号和波形采样数据，判断第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

通过上述S241-S243，可在分别进行粒子入射位置的在线测量和粒子类型识别的情况下，将粒子入射位置的在线测量结果和粒子类型识别结果进行关联，从而同时实现中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量。

作为上述S241的一种实现方式，处理模块可对位置测量模块输出的所有通道的峰值数据采用重心法进行计算，以计算得到第一事件的粒子入射位置。以此可以在线测量粒子入射位置。

以多阳极光电倍增管具有2n个通道为例(n为正整数，例如可以为32)，位置测量模块可根据该2n个通道的阳极信号输出2n个触发信号和2n个峰值数据。该2n个峰值数据中包括第一方向的峰值数据和第二方向的峰值数据，其中，第一方向和第二方向的通道数可以相同，也可以不同。

示例性的，以该2n个峰值数据中包括第一方向的n个通道的峰值数据和第二方向的n个通道的峰值数据为例。以x_i、y_i分别表示第一方向、第二方向上的通道编号，1≤i≤n，以Q_xi、Q_yi分别表示第一方向、第二方向上的各通道的峰值数据，以(x，y)表示所求的第一事件的粒子入射位置，可以通过下列表达式计算粒子入射位置：

作为上述S242的一种实现方式，S242可包括子步骤S2421-S2422。

S2421：处理模块对第二事件的波形采样数据进行多窗口积分计算，得到各个窗口积分得到的电荷。

S2422：处理模块根据各个窗口的电荷计算电荷比值，根据电荷比值所在的区间确定第二事件的事件类型。

关于S2421-S2422，处理模块可对甄别模块通过第二采样模块采样得到的波形数字化数据(波形采样数据)进行甄别。

以图9所示的一个实例中的两次事件的波形采样数据的脉冲波形为例，该两次事件分别对应脉冲1和脉冲2，该两次事件中有一次为伽马事件，有一次为中子事件。

针对当前需要甄别的单个事件，处理模块可以按照设定的窗口数量对当前事件的脉冲波形进行划分。以设定两个窗口为例，可将脉冲波形分为两段，并对该两个窗口中的两端波形分别进行积分运算，得到该两个窗口对应的电荷：Q1、Q2。然后可以根据该两个窗口对应的电荷Q1、Q2，计算得到当前事件的电荷比值Q2/Q1。对于中子事件和伽马事件，理论上计算得到的电荷比值Q2/Q1将分布在不同的区间(例如图10所示的电荷比值分布结果)。

在实际应用中，中子事件、伽马事件分别对应的电荷比值分布区域与电子学读出***前端的闪烁体、光电转换器件有关，在以每次入射粒子作为一个事件的情况下，每次事件可得到一个比值，在对多次中子事件和多次伽马事件的电荷比值进行统计分析后，可得到图10所示的电荷比值分布结果。如图10所示，中子事件和伽马事件的电荷比值分布在不同的区间。

在图10所示的两组统计结果(左边一组、右边一组)中，右边的一组统计结果可以反映中子事件的电荷比值分布区域，左边的一组统计结果可以反映伽马事件的电荷比值分布区域，图10中的纵坐标可以是事件件数。需要说明的是，图10中的脉冲1、脉冲2与图9中的脉冲1、脉冲2并不等同，图10中的脉冲1反映的是多个伽马事件的电荷比值分布结果，图10中的脉冲2反映的是多个中子事件的电荷比值分布结果，而图9中的脉冲1或脉冲2是单个事件的波形采样结果。

在本申请实施例中，中子事件、伽马事件对应的电荷比值区间可视为先验值。处理模块在计算出电荷比值Q2/Q1后，通过识别Q2/Q1处于哪个粒子事件对应的区间即可得知当前事件的事件类型。以此可以快速进行中子/伽马射线甄别。

作为上述S243的一种实现方式，S243可包括子步骤S2431-S2433。S2431-S2433可以由处理模块中的时间测量模块执行，时间测量模块可以是FPGA中的精密时间测量电路。

S2431：基于时钟同步模块提供的同步信号，处理模块根据多通道峰值数据从多个通道中确定出目标通道，以及根据多通道触发信号确定目标通道对应的两个定时时间，目标通道是多个通道中电荷峰值最大的二维通道。

其中，目标通道包括第一方向上的通道和第二方向上的通道，即，目标通道为二维通道。处理模块的时间测量模块可根据位置测量模块输出的所有通道的触发信号确定各个通道分别对应的定时时间。关于定时时间的确定，可通过FPGA中的延迟线内插(TDC)技术实现。

S2432：处理模块计算波形采样数据的脉冲起始时间。

S2433：处理模块将脉冲起始时间与两个定时时间进行比较，根据比较结果判断第一事件和第二事件是否为同一个入射粒子事件。

为了便于理解，仍以多阳极光电倍增管具有前述的2n个通道为例，处理模块可根据2n个通道的峰值数据，从第一方向的n个通道中、第二方向的n个通道中各自确定出电荷峰值最大的通道，以此确定目标通道。然后可根据与目标通道匹配的触发信号，确定与目标通道对应的两个定时时间：t₁、t₂。

而对于甄别模块输出的波形采样数据，处理模块的时间测量模块可通过设定采样阈值对波形采样数据的脉冲波形进行检测，在检测到波形采样数据的脉冲波形上升沿达到设定的采样阈值时，将上升沿达到设定的采样阈值时的时间作为脉冲起始时间t。

在确定脉冲起始时间t以及与目标通道对应的两个定时时间t₁、t₂后，可通过下列第一表达式判断第一事件和第二时间是否为同一个入射粒子事件。其中，当脉冲起始时间t与两个定时时间t₁、t₂之间满足该第一表达式时，第一事件和第二事件为同一个入射粒子事件。

第一表达式包括：Δt＝||t-t₁|-|t-t₂||<ΔT。

其中，Δt为计算出的事件时间差，t表示波形采样数据对应的脉冲起始时间，t₁、t₂分别表示标通道对应的两个定时时间，ΔT为设定的时间差。

如果根据t₁、t₂、t计算出的事件时间差Δt小于设定的时间差ΔT，则判定位置测量模块和甄别模块采集的数据对应的是同一个事件，即，确定第一事件和第二事件为同一个入射粒子事件。

通过上述S2431-S2433的实现方式，中子探测器可以将粒子入射位置的在线测量和粒子类型识别进行有效关联，在确定第一事件和第二事件为同一事件时，可同时完成中子/伽马射线甄别和作用位置在线测量。

可选的，在位置测量模块包括第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路的情况下，上述S22可包括：S221-S224。

S221：对于多阳极光电倍增管的每个通道的阳极信号，第一放大电路接收阳极信号，并基于阳极信号对当前通道进行增益校正，得到两路第一放大信号。

S222：第一放大电路将两路第一放大信号分别送入慢成形放大电路和快成形放大电路。

S223：快成形放大电路将一路第一放大信号在经过快成形处理后得到的中间信号送入阈值触发电路，阈值触发电路在检测到超过设定阈值的中间信号时输出触发脉冲，作为当前通道的触发信号。

S224：慢成形放大电路将另一路第一放大信号在经过慢成形处理后得到的中间信号送入采样保持电路，第一采样电路对采样保持电路输出的信号进行模拟数字转换后，输出当前通道的峰值数据。

关于S221-S224的其他细节请参考前述关于位置测量模块141的相关内容。

可选的，在甄别模块包括低噪声放大电路、单端转差分电路、第二采样电路的情况下，上述S23可包括：S231-S232。

S231：低噪声放大电路接收并放大打拿极信号，得到第二放大信号，并将第二放大信号送入单端转差分电路。

S232：单端转差分电路将第二放大信号转换为差分信号后，将差分信号送入第二采样电路，第二采样电路对差分信号进行模拟数字转换后，输出波形采样数据。

关于S231-S232的其他细节请参考前述关于甄别模块142的相关内容。

关于本申请实施例中关于粒子识别方法的其他细节，可以参考前述电子学读出***或中子探测器的相关描述。

综上所述，通过本申请实施例提供的粒子识别方法、电子学读出***和中子探测器，电子学读出***以多阳极光电倍增管的阳极信号和打拿极信号作为输入信号，对于阳极信号，通过位置测量模块中包含的增益可调的放大电路可对多阳极光电倍增管的各通道进行增益校正，保障探测器的各通道的增益一致性，通过位置测量模块输出的多通道峰值数据可计算第一事件的粒子入射位置。在甄别第二事件这一单一事件的类型时，通过对单个事件的脉冲波形进行了多窗口积分从而得到电荷比值，基于计算出的电荷比值所对应的区间来得知第二事件的事件类型。在利用时钟同步模块为位置测量模块、甄别模块、处理模块提供同步信号的情况下，通过位置测量模块产生的触发信号作为定时信号，处理模块利用甄别模块根据打拿极信号输出的脉冲起始信号和位置测量模块的触发信号，区分这两个模块所采集的数据是否属于同一个事件，以此将中子/伽马射线甄别和作用位置测量过程关联，同时实现对于粒子类型甄别和粒子入射位置的在线测量，提升中子探测器的性能，可降低中子探测器后端的计算复杂度。

本申请实施例提供的实施原理具有较好的电子学升级拓展能力，适用于对通道数量多的多阳极光电倍增管进行信号采集和处理。

需要说明的是，上述实施例的描述中，具体的芯片型号不应理解为对本申请的限制。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露***和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，部分模块、电路可以结合或者可以集成在一起形成一个独立的部分，各个模块可单独存在，也可以是两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种粒子识别方法，其特征在于，应用于中子探测器的电子学读出***，所述中子探测器包括多阳极光电倍增管和所述电子学读出***，所述电子学读出***包括位置测量模块、甄别模块、时钟同步模块以及处理模块，所述方法包括：

所述时钟同步模块给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号；

所述位置测量模块接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，所述第一事件是与所述阳极信号关联的事件；

所述甄别模块接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，所述第二事件是与所述打拿极信号关联的事件，所述第二事件是中子事件或伽马事件；

所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟同步模块给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号，包括：

所述时钟同步模块采用内部压控振荡模式输出两组同频同相位的时钟信号，并将所述两组同频同相位的时钟信号中的一组时钟信号提供给所述位置测量模块和所述处理模块，以及将所述两组同频同相位的时钟信号中的另一组时钟信号提供给所述甄别模块和所述处理模块。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件，包括：

所述处理模块根据所述多通道峰值数据计算所述第一事件的粒子入射位置；

所述处理模块根据所述波形采样数据对所述第二事件进行事件甄别，确定所述第二事件的事件类型；

所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，判断所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述波形采样数据对所述第二事件进行事件甄别，确定所述第二事件的事件类型，包括：

所述处理模块对所述第二事件的波形采样数据进行多窗口积分计算，得到各个窗口积分得到的电荷；

所述处理模块根据各个窗口的电荷计算电荷比值，并根据电荷比值所在的区间确定所述第二事件的事件类型。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理模块根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，判断所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件，包括：

基于所述时钟同步模块提供的同步信号，所述处理模块根据所述多通道峰值数据从多个通道中确定出目标通道，以及根据所述多通道触发信号确定所述目标通道对应的两个定时时间，所述目标通道是所述多个通道中电荷峰值最大的二维通道；

所述处理模块计算所述波形采样数据的脉冲起始时间；

所述处理模块将所述脉冲起始时间与所述两个定时时间进行比较，根据比较结果判断所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理模块是现场可编程门阵列，当所述脉冲起始时间与所述两个定时时间之间满足第一表达式时，所述处理模块确定所述第一事件和所述第二事件为同一个入射粒子事件；

所述第一表达式包括：Δt＝||t-t₁|-|t-t₂||<ΔT；

其中，Δt为计算出的事件时间差，t表示波形采样数据对应的脉冲起始时间，t₁、t₂分别表示目标通道对应的两个定时时间，ΔT为设定的时间差。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置测量模块包括第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路，所述位置测量模块接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，包括：

对于所述多阳极光电倍增管的每个通道的阳极信号，所述第一放大电路接收所述阳极信号，并基于所述阳极信号对当前通道进行增益校正，得到两路第一放大信号；

所述第一放大电路将所述两路第一放大信号分别送入所述慢成形放大电路和快成形放大电路；

所述快成形放大电路将一路第一放大信号在经过快成形处理后得到的中间信号送入所述阈值触发电路，所述阈值触发电路在检测到超过设定阈值的中间信号时，输出触发脉冲，作为当前通道的触发信号；

所述慢成形放大电路将另一路第一放大信号在经过慢成形处理后得到的中间信号送入所述采样保持电路，所述第一采样电路对所述采样保持电路输出的信号进行模拟数字转换后，输出当前通道的峰值数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甄别模块包括低噪声放大电路、单端转差分电路、第二采样电路，所述甄别模块接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，包括：

所述低噪声放大电路接收并放大所述打拿极信号，得到第二放大信号，并将所述第二放大信号送入所述单端转差分电路；

所述单端转差分电路将所述第二放大信号转换为差分信号后，将所述差分信号送入所述第二采样电路，所述第二采样电路对所述差分信号进行模拟数字转换后，输出所述波形采样数据。

9.一种电子学读出***，其特征在于，应用于中子探测器，所述中子探测器包括多阳极光电倍增管，所述电子学读出***包括：位置测量模块、甄别模块、时钟同步模块以及处理模块；

所述时钟同步模块，用于给所述位置测量模块、所述甄别模块和所述处理模块提供同步信号；

所述位置测量模块，用于接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号，并对所述多阳极光电倍增管的各个通道进行增益校正，并输出第一事件对应的多通道触发信号和多通道峰值数据，所述第一事件是与所述阳极信号关联的事件；

所述甄别模块，用于接收所述多阳极光电倍增管的打拿极信号，并对所述打拿极信号进行信号转换，得到第二事件对应的波形采样数据，所述第二事件是与所述打拿极信号关联的事件，所述第二事件是中子事件或伽马事件；

所述处理模块，用于根据所述多通道峰值数据、所述多通道触发信号和所述波形采样数据，确定所述第一事件的粒子入射位置和所述第二事件的事件类型，以及确定所述第一事件和所述第二事件是否为同一个入射粒子事件。

10.根据权利要求9所述的电子学读出***，其特征在于，

所述时钟同步模块，用于采用内部压控振荡模式输出两组同频同相位的时钟信号，并将所述两组同频同相位的时钟信号中的一组时钟信号提供给所述位置测量模块和所述处理模块，以及将所述两组同频同相位的时钟信号中的另一组时钟信号提供给所述甄别模块和所述处理模块。

11.根据权利要求9所述的电子学读出***，其特征在于，所述位置测量模块包括第一放大电路、慢成形放大电路、快成形放大电路、阈值触发电路、采样保持电路以及第一采样电路；

所述第一放大电路的输入端用于接收所述多阳极光电倍增管的阳极信号；

所述第一放大电路的两个输出端分别与所述慢成形放大电路、所述快成形放大电路的输入端连接；

所述快成形放大电路的输出端与所述阈值触发电路连接，所述阈值触发电路用于向所述处理模块输出触发信号；

所述慢成形放大电路的输出端与所述采样保持电路连接，所述采样保持电路与所述第一采样电路连接，所述第一采样电路用于向所述处理模块输出峰值数据。

12.根据权利要求9所述的电子学读出***，其特征在于，所述甄别模块包括低噪声放大电路、单端转差分电路、第二采样电路；

所述低噪声放大电路的输入端用于接收所述打拿极信号；

所述低噪声放大电路的输出端与所述单端转差分电路的输入端连接；

所述单端转差分电路的输出端与所述第二采样电路连接，所述第二采样电路用于向所述处理模块输出所述波形采样数据；

其中，所述第二采样电路的采样率大于100MSPS。

13.根据权利要求12所述的电子学读出***，其特征在于，所述低噪声放大电路包括低噪声放大器、第一电阻、反馈电阻、反馈电容；

所述第一电阻与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端通过所述反馈电阻与所述低噪声放大器的输入端连接，所述反馈电容与所述反馈电阻并联。

14.根据权利要求12所述的电子学读出***，其特征在于，所述单端转差分电路包括射频传输线转换器。

15.一种中子探测器，其特征在于，包括多阳极光电倍增管以及权利要求9-14任一项所述的电子学读出***。

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