B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO B KHOA HC VÀ CÔNG NGH
VIN NĂNG LƯNG NGUYÊN T VIT NAM
ĐNG LÀNH
NGHIÊN CU, XÂY DNG H THIT B THU NHN VÀ
X LÝ S LIU DA TRÊN K THUT DSP QUA NG
DNG FPGA PHC V NGHIÊN CU VT LÝ HT NHÂN
THC NGHIM
LUN ÁN TIN SĨ VT LÝ
ĐÀ LT, 2013
B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO B KHOA HC VÀ CÔNG NGH
VIN NĂNG LƯNG NGUYÊN T VIT NAM
Đng Lành
NGHIÊN CU, XÂY DNG H THIT B THU NHN VÀ
X LÝ S LIU DA TRÊN K THUT DSP QUA NG
DNG FPGA PHC V NGHIÊN CU VT LÝ HT NHÂN
THC NGHIM
Chuyên ngành: Vt lý Nguyên t
Mã s: 62.44.01.06
LUN ÁN TIN SĨ VT LÝ
Đà Lt, 2013
Ngưi hưng dn khoa hc:
PGS TS Nguy
n Nh Đin
i
LI CAM ĐOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cu ch yu do tôi thc hin dưi
s hưng dn khoa hc ca PGS TS Nguyn Nh Đin. Bên cnh ñó, tôi còn nhn
ñưc s tham gia h tr ñc lc ca các ñng nghip trong nhóm nghiên cu. Các
s liu thc nghim và kt qu nghiên cu nêu trong lun án ch yu t!ng hp t"
các công trình nghiên cu ñã ñăng t i trên các tp chí, k$ yu h%i ngh khoa hc-
công ngh và không sao chép t" b&t c công trình nào.
Tác gi
ii
LI CÁM ƠN
Đ' hoàn thành lun án này tôi ñã nhn ñưc s giúp ñ2 ca nhiu ngưi.
Trưc ht, tôi xin ñưc bày t4 lòng bit ơn sâu sc ñn PGS TS Nguyn Nh
Đin, Phó Vin trư6ng Vin Năng lưng nguyên t7 Vit Nam v vic Th8y ñã ñnh
hưng ñ tài khoa hc, bình duyt kt qu nghiên cu, tn tình hưng dn và ht
lòng giúp ñ2 tôi sut tin trình thc hin lun án.
Xin chân thành cám ơn PGS TS Nguyn Đc Hòa, Hiu trư6ng Trưng Đi
hc Đà Lt v vic Th8y ñã truyn ñt cho tôi nh9ng kin thc, kinh nghim quý
báu và h tr tôi trong quá trình nghiên cu.
Xin chân thành cám ơn TS Phm Đình Khang, Giám ñc Trung tâm Đào to
ht nhân, Vin Năng lưng nguyên t7 Vit Nam v vic gi ý nghiên cu liên quan
ñn hưng ph:c v: thc nghim vt lý ht nhân, cũng như luôn to ñiu kin thun
li cho tôi trong quá trình làm lun án.
Xin chân thành cám ơn TS Nguyn Xuân H i, Giám ñc Trung tâm Đào to,
Vin Nghiên cu ht nhân v vic b trí thí nghim trên kênh và th o lun thú v v
các h ph! k dùng trong ghi-ño bc x ion hóa. Xin chân thành cám ơn: ThS-NCS
Nguyn An Sơn, Trưng Đi hc Đà Lt v nh9ng n lc ñáng k' trong phi hp
công vic, hp tác nghiên cu; ThS-NCS Phm Ngc Sơn, KSC-NCS Phm Ngc
Tu&n, ThS-NCS Tr8n Tu&n Anh, CN Tư6ng Th Thu Hưng, Phòng Vt lý và Đin
t7 ht nhân v s hp tác có hiu qu trong công vic.
Xin trân trng cám ơn Ban Lãnh ño Vin Năng lưng nguyên t7 Vit Nam,
Ban Lãnh ño Vin Nghiên cu ht nhân luôn ng h%, ñ%ng viên, to mi ñiu kin
ñ' nghiên cu sinh hoàn thành nhim v:. Xin cám ơn các anh, ch Phòng Vt lý và
Đin t7 ht nhân, nh9ng ñng nghip ñã tham gia trc tip ho<c gián tip trong các
ñ tài nghiên cu khoa hc-công ngh liên quan ñn lun án.
Nhân dp này, tôi xin ñưc g7i li cám ơn chân thành ti bn h9u xa, g8n v
vic luôn chia s= tình c m và giúp ñ2 tôi nh9ng lúc khó ng<t b>ng kh năng cùng
tâm tương ái.
Đà Lt, ngày 26 tháng 12 năm 2013
Nghiên cu sinh
iii
THE ABSTRACT OF DOCTORAL THESIS
Author: Dang Lanh
Supervisor: Assoc Prof. Dr Nguyen Nhi Dien
Title of the thesis: Studying on and the construction of DSP-based instruments via
application of FPGA for experimental nuclear physics research.
Major: Atomic Physics Code: 62.44.01.06
Institution: Vietnam Atomic Energy Agency (VINATOM)
THE CONTENT OF THE ABSTRACT
1. The aim of the dissertation: The aim of the thesis is to study, design and
fabricate some functional electronics modulars for radiation measurements and
detection at the horizontal channels in DaLat research reactor by Digital Signal
Processing (DSP) techniques via applications of Field Programmable Gate Arrays
(FPGA).
2. Objectives: The objectives of the thesis is to focus on exploitation of Very high
speed integrated circuit Hardware Description Language (VHDL) with
mathematical algorithms for creating an FPGA entity to an integrated product that
has flexible processing capabilities and entirely controlled by software.
3. Research methods as follows: Moving Window Deconvolution (MWD) method
for re-constructing the charge of any radiation event interacted detector
environment; Signal processing method before the conditioning stage (APP) for
making an adaption bridge between time-variant analog domain with Infinite
Impluse Response (IIR) and time-invariant digital domain with Finite Impulse
Response (FIR); Digital Pulse Processing (DPP) method using Low Pass Filter
(LPF), High Pass Filter (HPF) and High Pass Deconvolver (HPD) to convert energy
information into trapezoidal signals, Digital Base Line Restorer (BLR) to stabilize
spectra, Add-subtract units to detect peaks with pile-up rejection; Using Visual C++
and LabView to develop application procedures obtaining and control of data.
4. New contributions of the dissertation: 1) Research and application of Digital
Pulse Processing (DPP) successfully, handling Analog Pulse Shape (ASP) from the
radiation measurement detectors and quantizing signals through A/D conversion in
development of digital instruments. 2) Design, fabrication of functional electronics
modulars based on DSP via FPGA for domestic demands. 3) Development of the
VHDL code to build MCAs in algorithms through ISE or Max+PlusII, and of the
application programs under Windows in the object-oriented language VC++,
LabView to acquire data.
5. Results of the dissertation: As to hardware, the thesis designed, constructed and
gave a usage of the following instruments: FPGA-MCA8K, DSP-MCA1K, DSP-
MCA8K modulars. All the instruments were capable of interfacing to PC via ?C.
Related to self-executed software, the thesis developed digital procedures to digitize
signals in FPGA entity via ISE-Xilinx, designed logic projects inside the FPGA
with logic-logic linking method via Max+PlusII-Altera, created application
programs named MCANRI and MCADSP for getting and processing data.