LHCb外部径迹室高压板测试系统的开发

论文摘要

LHCb 是将要在 CERN(欧洲粒子物理中心)的 LHC(大型强子对撞机)上运行的 4 个大型物理实验之一。在 LHCb 实验外部径迹室的前端电子学模块中,高压电路板提供分配稻草管探测器的工作电压以及信号读出的耦合电容。传统的高压电路板把高压电容放置在电路板表面,由于水汽、灰尘等引起的电容放电成为了探测器不稳定的一个很重要的原因。因此在 LHCb 实验中,这些交流耦合电容被埋在电路板里面以减少空间,同时也减小了环境因素如温度、湿度对电容漏电流的影响。由于这种非常规的生产流程,它们最容易被损坏,在焊接过程中有可能产生很微小的裂缝,这些裂缝在开始的时候非常小以至于很难被常规的电子学检测方法探测到。但是一旦产生,这些裂缝会慢慢生长而导致一段时间后的失效。一共需要生产 1,950 块(包括 10%余量)高压电路板,为 5 万多道探测器服务。这些电路板在安装到前端电子学模块之前都需要经过严格的测试,包括在 2500V 高压和温度循环老化过程中的漏电流以及电容值的监测。由于高压板数量多,且每块高压板上有 32 个通道电容,不可能用人工的方式对所有高压板进行长时间测试,因此需要开发一套系统进行自动检测。本文的主要内容是依据对高压电路原型板测试的实验结果设计和开发高压电路板的测试系统,并通过实验验证系统工作性能,提出具体的系统校准方案及高压板测试策略。

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 背景介绍
• 1.2 课题任务
• 第2章 高压电路原型板的测试
• 2.1 实验设置
• 2.2 实验结果
• 2.3 小结
• 第3章 高压电路板自动测试系统的研制
• 3.1 高压电路板自动测试系统整体框图
• 3.2 接口模块
• 3.3 测试模块
• 3.4 控制模块
• 3.5 背板模块
• 3.6 PC 及控制软件
• 3.7 高压控制模块
• 3.8 低压电源
• 第4章 系统性能验证
• 4.1 电流测量
• 4.1.1 电流电压转换公式
• 4.1.2 电流测量值的偏差
• 4.1.3 电流测量精度
• 4.1.4 反应时间和测量速度
• 4.1.5 温度影响
• 4.2 电容测量
• 4.2.1 时间电容值转换
• 4.2.2 电容测量的偏差
• 4.2.3 电容测量精度
• 4.2.4 电容测量速度
• 4.2.5 温度影响
• 4.3 结论及系统校准策略
• 第5章 项目进度和余下的工作
• 参考文献
• 致谢与声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文
• BOARD TESTER'>附录A SYSTEM DESCRIPTION OF THE HV_BOARD TESTER
• BOARD TESTER'>附录B EXPERIMENTS ON THE PROTOTYPE OF THE HV_BOARD TESTER
• 附录C 接口板原理图
• 附录D 测试板原理图
• 附录E 控制板原理图
• 附录F 背板原理图