超導納米線單光子探測器監(jiān)控系統研究與實現.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、作為一種高靈敏度的新式單光子探測器,超導納米線單光子探測器(Superconducting Nanowire Single-photon Detector,SNSPD)在近紅外波段的探測性能明顯優(yōu)于其他類型的單光子探測器。因此,對于SNSPD的基礎理論研究與實際應用研發(fā)成為了單光子探測技術領域的研究熱點。目前,全世界擁有SNSPD獨立研發(fā)能力的科研團隊不到10個,并且專注于SNSPD芯片的研制與改良,雖然取得了巨大進展,但仍存在很多關鍵

2、性的問題亟待解決。例如,科研人員在SNSPD使用過程中經常會因設備手動操作流程復雜以及相關知識匱乏引發(fā)大量誤操作,降低了SNSPD的工作效率。為了減少SNSPD使用過程中因操作流程復雜引發(fā)的誤操作,本文研究并開發(fā)了一種操作簡單、自動化程度高、實時信息顯示全面、故障預警及時的超導納米線單光子探測器監(jiān)控系統,主要研究工作如下:
  1)SNSPD監(jiān)控系統硬件平臺搭建。首先,對SNSPD手動操作系統的結構、工作原理以及操作流程進行了簡單

3、介紹,并分析了手動操作系統存在的不足;其次,對SNSPD監(jiān)控系統進行了詳盡的需求分析,并對監(jiān)控系統中的關鍵性設備進行合理選型;最后,設計了監(jiān)控系統的供電方案與通訊方案,搭建了監(jiān)控系統的硬件平臺。
  2)SNSPD監(jiān)控系統軟件設計與實現。首先,根據需求分析,對監(jiān)控系統軟件需要實現的功能進行歸納總結,并對軟件進行模塊劃分,以圖形化的方式生動地闡述了軟件各個模塊之間的交互過程,以及軟件與硬件之間的接口關系;其次,以系統中的設備為硬件依

4、托、Visual Studio2012為開發(fā)環(huán)境、C#為主要開發(fā)語言、SQL Sever2012為本地數據庫進行軟件的具體開發(fā)與實現,最終研發(fā)出一套集設備控制功能、數據實時顯示功能、故障預警功能于一身的SNSPD監(jiān)控系統。其中,故障預警功能是基于時間序列自回歸移動平均(Auto-Regressive and Moving Average,ARMA)數據預測模型實現的。
  3) SNSPD監(jiān)控系統測試。為了更好地檢測 SNSPD監(jiān)

5、控系統的性能,對系統進行了功能性測試與非功能性測試,并對測試過程與測試結果進行了詳細闡述。其中,功能性測試包括系統各個模塊功能的運行測試;非功能性測試包括系統穩(wěn)定性與可靠性測試、系統響應時間測試及系統安全性測試。
  本文研究并開發(fā)的超導納米線單光子探測器監(jiān)控系統通過了實驗室嚴格測試,并已在南京大學超導電子學研究所、中電集團第34研究所以及中科院云南天文臺等科研單位進行了實際應用,運行效果良好,滿足了設計要求,大大提升了超導納米線

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