| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第13-18页 |
| 1.1 引言 | 第13-15页 |
| 1.1.1 飞行时间质谱仪 | 第13-14页 |
| 1.1.2 正电子发射计算机断层显像 | 第14-15页 |
| 1.1.3 激光测距 | 第15页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 研究背景 | 第16-18页 |
| 第二章 气体探测器及其电子学读出 | 第18-33页 |
| 2.1 多丝室气体探测器 | 第18-20页 |
| 2.1.1 多丝正比室 | 第18-19页 |
| 2.1.2 多丝漂移室—MWDC | 第19页 |
| 2.1.3 多丝正比室与漂移室的应用 | 第19-20页 |
| 2.2 微结构气体探测器简介 | 第20-22页 |
| 2.2.1 气体电子倍增器—GEM | 第20-21页 |
| 2.2.2 厚型的电子倍增器—THGEM | 第21页 |
| 2.2.3 微网格气体探测器—Micromegas | 第21-22页 |
| 2.2.4 微结构探测器的应用 | 第22页 |
| 2.3 探测器前端电子学 | 第22-23页 |
| 2.4 电荷测量 | 第23-27页 |
| 2.4.1 电荷-幅度变换法 | 第23-26页 |
| 2.4.1.1 电压灵敏前置放大器 | 第24页 |
| 2.4.1.2 电荷灵敏前置放大器 | 第24-25页 |
| 2.4.1.3 电流灵敏放大器 | 第25-26页 |
| 2.4.2 电荷-时间转换法 | 第26-27页 |
| 2.4.3 波形数字化方法 | 第27页 |
| 2.5 时间测量 | 第27-30页 |
| 2.5.1 前沿触发定时 | 第28页 |
| 2.5.2 过零定时 | 第28-29页 |
| 2.5.3 恒比定时 | 第29-30页 |
| 2.6 探测器前端电子学设计 | 第30-33页 |
| 2.6.1 SFE16芯片介绍 | 第30-31页 |
| 2.6.2 前端电子学（FEE）设计 | 第31-33页 |
| 第三章 时间测量技术 | 第33-41页 |
| 3.1 时间测量的原理 | 第33-36页 |
| 3.1.1 起停计数型TDC | 第33-34页 |
| 3.1.2 Wilkinson型TDC | 第34页 |
| 3.1.3 时间幅度变换+ADC | 第34-35页 |
| 3.1.4 游标卡尺法 | 第35-36页 |
| 3.2 时间内插技术 | 第36-38页 |
| 3.2.1 CMOS延迟门电路做时间内插 | 第36-37页 |
| 3.2.2 利用时钟相位做时间内插 | 第37-38页 |
| 3.3 TDC电子学的设计 | 第38-41页 |
| 3.3.1 应用分立元器件的TDC设计 | 第38页 |
| 3.3.2 定制ASIC-TDC设计 | 第38-39页 |
| 3.3.3 基于FPGA的TDC设计 | 第39页 |
| 3.3.4 应用通用TDC芯片设计 | 第39-41页 |
| 第四章 基于TDC芯片32通道时间数字转换电路的实现方法 | 第41-63页 |
| 4.1 32通道时间数字转换电路总体框架 | 第41-42页 |
| 4.2 TDC-GP21介绍 | 第42-44页 |
| 4.2.1 TDC-GP21测量模式 | 第43-44页 |
| 4.2.2 校准模式 | 第44页 |
| 4.3 系统硬件设计 | 第44-55页 |
| 4.3.1 原理图总体结构 | 第45页 |
| 4.3.2 输入信号模块 | 第45-46页 |
| 4.3.3 电源设计 | 第46-47页 |
| 4.3.4 TDC单元设计 | 第47-48页 |
| 4.3.5 晶振扇出 | 第48-49页 |
| 4.3.6 通信接口电路设计 | 第49-51页 |
| 4.3.7 FPGA设计 | 第51-53页 |
| 4.3.8 PCB叠层设计 | 第53页 |
| 4.3.9 布局布线设计 | 第53-55页 |
| 4.4 FPGA逻辑设计 | 第55-61页 |
| 4.4.1 TDC控制逻辑设计 | 第55-57页 |
| 4.4.2 SPI | 第57页 |
| 4.4.3 数据结构 | 第57-58页 |
| 4.4.4 多通道FIFO数据读取 | 第58-59页 |
| 4.4.5 W5300逻辑设计 | 第59-61页 |
| 4.5 系统软件设计 | 第61-63页 |
| 4.5.1 软件介绍 | 第61页 |
| 4.5.2 程序设计 | 第61-63页 |
| 第五章 系统测试及分析 | 第63-68页 |
| 5.1 TDC性能指标 | 第63-64页 |
| 5.2 测试方法 | 第64页 |
| 5.3 TDC的时间分辨测试 | 第64页 |
| 5.4 TDC线性度测试 | 第64-65页 |
| 5.5 TDC 的 RMS 值测量及死时间测试 | 第65-66页 |
| 5.6 系统联调测试 | 第66-68页 |
| 第六章 基于FPGA超前进位链的TDC初步设计 | 第68-78页 |
| 6.1 FPGA简介 | 第68-69页 |
| 6.2 FPGA-TDC实现原理 | 第69-72页 |
| 6.2.1 细计数的实现方法 | 第70-71页 |
| 6.2.2 数据编码模块 | 第71页 |
| 6.2.3 粗计数的实现方法 | 第71-72页 |
| 6.3 初步测试及分析 | 第72-77页 |
| 6.3.1 码宽的初步测试 | 第72-74页 |
| 6.3.2 多边沿采用法初步测试 | 第74-77页 |
| 6.3.2.1 Cyclone II初步测试 | 第74-75页 |
| 6.3.2.2 Cyclone III初步测试 | 第75-77页 |
| 6.4 FPGA-TDC设计小结 | 第77-78页 |
| 第七章 总结及展望 | 第78-79页 |
| 7.1 总结 | 第78页 |
| 7.2 展望 | 第78-79页 |
| 参考文献 | 第79-83页 |
| 附录 | 第83-85页 |
| 作者简历 | 第85-86页 |
| 发表文章 | 第86页 |