Phát triển các hệ thống trigger, DAQ cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân sử dụng công nghệ nhúng FPGA

Từ 2010, chúng tôi đã và đang phát triển các

hệ thống xử lý Trigger, hệ thống thu thập dữ liệu

DAQ (Data Acquisition) sử dụng công nghệ lập

trình nhúng FPGA (Field-Programmable Gate

Array) cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân.

Chúng tôi đã phát triển các hệ đo như hệ đo ghi

nhận bức xạ vũ trụ, hệ đo quan trắc phóng xạ

môi trường khí, cũng như phát triển các thiết bị

điện tử hạt nhân như bộ phân tích phổ

MCA(Flash-ADC/FPGA), bộ phát xung chuẩn,

bộ đếm xung. Trong bài báo này, chúng tôi phát

triển hai thí nghiệm nghiên cứu về ghi nhận bức

xạ môi trường khí. Thí nghiệm ghi nhận bức xạ

vũ trụ sử dụng detector nhấp nháy NaI(Tl) 7,6x76

cm và thí nghiệm quan trắc suất liều phóng xạ

môi trường theo thời gian sử dụng detector khí

Geiger–Müller. Để thiết lập các thí nghiệm này,

các hệ thống xử lý trigger được phát triển dựa

vào công nghệ nhúng FPGA. Việc thiết lập các

thí nghiệm và đánh giá kết quả đo được sẽ được

trình bày chi tiết trong

pdf 8 trang kimcuc 21460
Bạn đang xem tài liệu "Phát triển các hệ thống trigger, DAQ cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân sử dụng công nghệ nhúng FPGA", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Phát triển các hệ thống trigger, DAQ cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân sử dụng công nghệ nhúng FPGA

Phát triển các hệ thống trigger, DAQ cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân sử dụng công nghệ nhúng FPGA
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 20, SOÁ T4- 2017 
 Trang 197 
Phát triển các hệ thống trigger, DAQ cho 
các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân sử 
dụng công nghệ nhúng FPGA 
• Võ Hồng Hải 
• Nguyễn Quốc Hùng 
• Trần Kim Tuyết 
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM 
(Bài nhận ngày 21 tháng 12 năm 2016, nhận đăng ngày 30 tháng 10 năm 2017) 
TÓM TẮT 
Từ 2010, chúng tôi đã và đang phát triển các 
hệ thống xử lý Trigger, hệ thống thu thập dữ liệu 
DAQ (Data Acquisition) sử dụng công nghệ lập 
trình nhúng FPGA (Field-Programmable Gate 
Array) cho các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân. 
Chúng tôi đã phát triển các hệ đo như hệ đo ghi 
nhận bức xạ vũ trụ, hệ đo quan trắc phóng xạ 
môi trường khí, cũng như phát triển các thiết bị 
điện tử hạt nhân như bộ phân tích phổ 
MCA(Flash-ADC/FPGA), bộ phát xung chuẩn, 
bộ đếm xung. Trong bài báo này, chúng tôi phát 
triển hai thí nghiệm nghiên cứu về ghi nhận bức 
xạ môi trường khí. Thí nghiệm ghi nhận bức xạ 
vũ trụ sử dụng detector nhấp nháy NaI(Tl) 7,6x76 
cm và thí nghiệm quan trắc suất liều phóng xạ 
môi trường theo thời gian sử dụng detector khí 
Geiger–Müller. Để thiết lập các thí nghiệm này, 
các hệ thống xử lý trigger được phát triển dựa 
vào công nghệ nhúng FPGA. Việc thiết lập các 
thí nghiệm và đánh giá kết quả đo được sẽ được 
trình bày chi tiết trong bài báo. 
Từ khóa: FPGA, LabVIEW, bức xạ vũ trụ, quan trắc phóng xạ, NaI(Tl) 
MỞ ĐẦU 
Tại một số phòng thí nghiệm (PTN) hạt nhân 
trên thế giới, công nghệ lập trình nhúng phần 
FPGA (Field-Programmable Gate Array) đã và 
đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong việc 
phát triển các hệ thống xử lý trigger, hệ thống xử 
lý tín hiệu DAQ (Data Acquisition) dùng trong 
việc thiết lập các hệ đo ghi nhận bức xạ hạt nhân. 
Ở đó, hệ thống trigger là hệ thống “đánh dấu” 
hay “kích hoạt” bức xạ muốn ghi nhận, và hệ 
thống DAQ là hệ thống ghi nhận giá trị năng 
lượng bức xạ và lưu trữ dữ liệu. Do công nghệ 
nhúng FPGA có những ưu điểm như tốc độ xử lý 
nhanh, lập trình được, tiêu thụ điện năng thấp, 
nhỏ gọn và tính ổn định cao. Từ 2010, với sự hợp 
tác khoa học với nhóm giáo sư Masaharu 
Nomachi, thuộc trường đại học Osaka Nhật Bản, 
bộ môn Vật lý hạt nhân, trường đại học Khoa học 
Tự nhiên, ĐHQG-HCM đã và đang phát triển các 
hệ thống trigger và DAQ sử dụng công nghệ 
nhúng FPGA để thiết lập các hệ đo ghi nhận bức 
xạ hạt nhân. Cụ thể, các hệ đo phát triển bao gồm 
hệ đo ghi nhận bức xạ vũ trụ [1], hệ phân biệt 
xung tín hiệu trong vật liệu dẫn sáng và vật liệu 
nhấp nháy của detector nhấp nháy plastic khi ghi 
nhận bức xạ vũ trụ [2], hệ đo đối trùng phùng 
triệt bức xạ vũ trụ trên detector gamma HPGe [3], 
hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường khí [4], hệ 
đo đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ trên hệ phổ kế 
gamma HPGe trong vùng năng lượng lên đến 70 
MeV [5], cũng như phát triển các thiết bị điện tử 
hạt nhân với bộ phân tích phổ MCA(Flash-
ADC/FPGA) [6], bộ phát xung, bộ đếm xung, 
v.v. Hơn nữa chúng tôi có hợp tác với KEK (tổ 
chức nghiên cứu máy gia tốc năng lượng cao, 
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 
Trang 198 
Nhật Bản) trong việc phát triển hệ thống DAQ 
cho nhiều detector. Trong bài báo này, chúng tôi 
trình bày các hệ đo ghi nhận bức xạ có trong môi 
trường tự nhiên. Cụ thể, xây dựng hai thí nghiệm 
(1) thí nghiệm đo đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ 
trên detector nhấp nháy NaI(Tl) có dạng hình trụ, 
kích thước 7,6x7,6 cm và (2) thí nghiệm đo quan 
trắc phóng xạ trong môi trường khí sử dụng 
detector Geiger–Müller. Ở thí nghiệm đo bức xạ 
vũ trụ trên detector NaI(Tl), Hình 1, sử dụng hai 
detector nhấp nháy plastic kích thước lớn để đánh 
dấu bức xạ vũ trụ. Hệ thống xử lý trigger dựa vào 
các module Gate/delay và module trùng phùng 
(Coin), Hình 2. Vùng năng lượng khảo sát cho thí 
nghiệm trên NaI(Tl) là từ 0,3 đến ~70 MeV. Ở thí 
nghiệm xây dựng hệ đo quan trắc phóng xạ môi 
trường khí như trình bày ở Hình 3; đối với thiết 
kế bộ giao tiếp điện tử, Hình 4, xây dựng các 
module như trigger, tích lũy số đếm, và truyền dữ 
liệu lên máy tính thông qua Wifi. Việc xây dựng 
hệ thống xử lý trigger cho thí nghiệm (1) và bộ 
giao tiếp điện tử cho thí nghiệm (2), sử dụng 
công nghệ nhúng FPGA. 
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
Thí nghiệm đo đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ 
trên detector nhấp nháy NaI(Tl) 
Detector NaI(Tl) là dạng detector nhấp nháy 
được sử dụng trong việc ghi nhận phổ gamma có 
nhiều ứng dụng trong phân tích xác định đồng vị 
phóng xạ cũng như hoạt độ. Trong thí nghiệm 
này, chúng tôi thực hiện nghiên cứu ghi nhận 
thành phần bức xạ vũ trụ lên detector NaI(Tl), cụ 
thể là nghiên cứu dạng đáp ứng phổ của bức xạ 
vũ trụ lên detector NaI(Tl). Detector NaI(Tl) sử 
dụng có dạng hình trụ, kích thước 7,6x7,6 cm, 
loại 802 3x3 của hãng Canberra [7]. Đây là loại 
được sử dụng khá phổ biến trong các PTN hạt 
nhân. Hình 1 trình bày sơ đồ khối về thiết lập thí 
nghiệm. Để đánh dấu bức xạ vũ trụ tác động lên 
detector NaI(Tl), sử dụng hai detector nhấp nháy 
plastic (kích thước 40x80x3 cm dày), được đặt 
song song phía trên buồng chì. Ở đó, detector 
NaI(Tl) được đặt trong buồng chì. Sự kiện bức xạ 
vũ trụ sẽ được ghi nhận khi có trùng phùng giữa 
ba detector (hai detector nhấp nháy plastic và 
detector NaI(Tl)). Để trigger ghi nhận sự kiện 
này, một hệ thống trigger được xây dựng (khung 
gạch nét trong hình 1). Hệ thống trigger được 
thiết kế bao gồm các module Gate/delay và các 
modulde trùng phùng (Coin.1 và Coin.2). Tín 
hiệu trigger lối ra được đưa vào External Trigger 
của bộ phân tích độ cao xung PHA (Pulse Height 
Anasysis) để ghi nhận xung tín hiệu từ detector 
NaI(Tl). Các module Gate/delay và module Coin 
với nguyên lý thiết kế trong FPGA được trình 
bày như Hình 2A và 2B tương ứng. 
Đối với module Gate/delay, tín hiệu có thể 
được mở rộng và delay thông qua các tham số 
đưa vào Width và Delay. Đối với module Coin, 
toán tử AND được sử dụng cho các input. Các 
module này, được điều khiển với xung clock 250 
MHz với độ chính xác về mặt thời gian là 4 ns. 
Hệ thống trigger này được phát triển dựa vào 
công nghệ nhúng FPGA, thông qua một chương 
trình nhúng VHDL được xây dựng và nhúng vào 
module phần cứng FPGA (chip Altera) [8]. Thiết 
bị phần cứng FPGA (thiết bị như trong Hình 1) là 
chương trình hợp tác tài trợ khoa học giữa giáo 
sư Masaharu Nomachi, Trường Đại học Osaka, 
Nhật Bản với Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Trường 
Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 20, SOÁ T4- 2017 
 Trang 199 
Hình 1. Sơ đồ khối thiết kế cho thí nghiệm đo đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ lên detector NaI(Tl). Hệ thống xử lý 
trigger đánh dấu bức xạ vũ trụ (trong khung đường đứt nét) được thiết kế dựa trên công nghệ nhúng FPGA 
 (A) (B) 
Hình 2. Sơ đồ khối của module Gate/delay (A) và module Coin (B) được phát triển bởi nhúng FPGA 
Xây dựng hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường theo thời gian 
Hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường khí 
được thiết kế như sơ đồ khối Hình 3. Hệ đo bao 
gồm các thiết bị: (1) detector khí Geiger–Müller, 
(2) bộ giao tiếp điện tử FPGA và (3) giao tiếp 
máy tính LabVIEW. Khi bức xạ được ghi nhận 
bởi detector khí Geiger–Müller, xung tín hiệu ra 
từ detector, có dạng xung logic với độ rộng xung 
~100 µs, được kết nối với lối vào của bộ giao tiếp 
điện tử FPGA. Bộ giao tiếp này sẽ xử lý trigger 
cạnh lên/cạnh xuống xung tín hiệu và mã hóa/tích 
lũy thành số đếm, lưu vào bộ nhớ, tính toán số 
đếm, tốc độ đếm (CPS, CPM). Dữ liệu số đếm sẽ 
được truyền đến máy tính thông qua đường 
truyền không dây Wifi. 
Để xây dựng bộ giao tiếp điện tử FPGA, một 
chương trình nhúng VHDL cho chip FPGA đã 
NaI(Tl
) 
3x3 
P
M
T
P
re
-
A
m
p
Buồng chì 
Fast AMP./Dis. 
Shaping Time 
ICR 
 /AMP. 
PHA 
(Pulse 
Height 
Analysis) 
Coin.1 
Coin.2 
Fast AMP./Dis. 
PlasticScintilator1 
(40cm x 80cm x 5cm thick) 
Light 
guide 
PlasticScintilator2 
(40cm x 80cm x 5cm thick) 
Light 
guide 
Gate/Delay 
Gate/delay 
Gate/delay 
External Trigger 
Xử lý Trigger 
Cosmic rays 
FPGA-
based 
hardware 
CLK: 250MHz 
Delay 
Width 
GATE 
DELAY 
Width 
Delay 
CLK: 250MHz 
.. 
Input 1 
Output 
AND 
Input 2 Input1 
Input2 
Output 
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 
Trang 200 
được đề nghị. Sơ đồ khối firmware được trình 
bày như trong Hình 4. Cấu trúc của chương trình 
nhúng được thiết kế bao gồm các khối: khối 
trigger, khối mã hóa thành số đếm, khối bộ nhớ, 
khối điều khiển và khối Wifi. Khi xung tín hiệu 
từ detector khí đi vào khối trigger, tín hiệu sẽ 
được ghi nhận và mã hóa thành số đếm. Dữ liệu 
số đếm được ghi trong khối bộ nhớ và sau đó 
truyền dữ liệu lên máy tính thông qua khối Wifi. 
Bộ điều khiển, với các thông số input nhập từ 
máy tính, cho phép cài đặt các thông số như reset, 
tổng thời gian đo, tốc độ đo, khoảng thời gian 
truyền dữ liệu. Phần cứng sử dụng để xây dựng 
bộ giao tiếp điện tử là thiết bị NI –MyRIO, với 
chip Xilinx [9]. 
Hình 3. Sơ đồ thiết lập hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường theo thời gian. Điều khiển và truyền dữ liệu giữa máy 
tính và bộ giao tiếp điện tử FPGA thông qua Wifi 
Hình 4. Bộ giao tiếp điện tử được phát triển bởi FPGA dùng cho hệ đo quan trắc quan trắc phóng xạ môi trường 
Hình 5. Giao diện máy tính LabVIEW được thiết kế cho hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường 
Geiger–Müller 
detector 
Bộ giao tiếp điện tử 
FPGA 
Giao tiếp máy tính 
(LabVIEW) 
Xung lối 
vào cửa 
KTV 
Mã hóa Bộ nhớ 
Điều khiển cửa 
thép 
Wifi 
Tính toán 
CPS, CPM 
Suất liều 
Khối trigger 
(cạnh lên) 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 20, SOÁ T4- 2017 
 Trang 201 
Để điều khiển và ghi nhận số liệu từ bộ giao 
tiếp điện tử FPGA đến máy tính, giao diện giao 
tiếp máy tính LabVIEW được xây dựng. Hình 5 
là giao diện giao tiếp LabVIEW giữa thiết bị giao 
tiếp điện tử FPGA với máy tính được thiết kế trên 
nền LabVIEWTM [10]. Giao diện này có chức 
năng điều khiển thiết bị điện tử như cài đặt thời 
gian đo, khoảng thời gian lấy mẫu, cũng như ghi 
nhận dữ liệu (số đếm) theo mỗi khoảng thời gian, 
dữ liệu (số đếm, CPM, CPS, µSv/h) được hiển thị 
dưới dạng đồ thị và có thể lưu lại dưới dạng 
ASCII. 
KẾT QUẢ 
Kết quả thí nghiệm đo đáp ứng phổ của bức 
xạ vũ trụ lên detector NaI(Tl) 
Đường màu đỏ trong Hình 6 là kết quả dạng 
đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ ghi nhận bởi 
detector NaI(Tl). Vị trí detector NaI(Tl) được đặt 
cách detector nhấp nháy 2 là d=20 cm. Vùng 
năng lượng khảo sát được thiết lập từ 0,3 đến ~70 
MeV. Kết quả cho thấy, bức xạ vũ trụ có thể tác 
động đến detector NaI(Tl) với kích thước dày 7,6 
cm có năng lượng để lại lớn nhất là ~70 MeV. 
Dãy phổ ghi nhận thể hiện là dạng phổ liên tục từ 
0,3 đến ~70 MeV, và trên phổ nhận thấy có 2 
vùng đỉnh năng lượng, đỉnh 0,511 MeV và vùng 
đỉnh 37 MeV. Vùng đỉnh 0,511 MeV có thể là do 
hủy cặp giữa electron và positron gây ra bởi bức 
xạ hãm khi bức xạ vũ trụ tương tác với buồng 
chì. Vùng đỉnh 37 MeV là do bức xạ vũ trụ tương 
tác trực tiếp với hướng trực diện vào bề mặt 
detector NaI(Tl). Với thí nghiệm này, phổ phông 
môi trường trên detector NaI(Tl),với vùng năng 
lượng khảo sát từ 0,3 đến 70 MeV cũng được ghi 
nhận. Kết quả cho thấy (đường màu đen trong 
Hình 6), ở vùng năng lượng dưới 3 MeV, phóng 
xạ môi trường xung quanh do các đồng vị phóng 
xạ có trong môi trường ảnh hưởng rất nhiều vào 
detector, ở vùng năng lượng trên 3 MeV, dạng 
phổ thể hiện tương tự như đường màu đỏ. Do đó, 
có thể thấy rằng, vùng năng lượng trên 3 MeV 
ghi nhận bởi detector NaI(Tl) chủ yếu là bức xạ 
vũ trụ. 
Hình 6. Đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ lên detector NaI(Tl) 7,6 x7,6 cm 
Số liệu màu đỏ là kết quả đo đáp ứng phổ của bức xạ vũ trụ với d=20 cm 
Số liệu màu đen là kết quả đo phổ phông môi trường được ghi nhận bởi NaI(Tl) 
PlasticScintilator1 
d = 20 cm 
10 cm 
PlasticScintilator2 
2
6
1
5
k
eV
 (
T
l-
2
0
8
) 
1
7
6
0
k
eV
 (
B
i-
2
1
4
) 
1
4
6
0
k
eV
 (
K
-4
0
) 
9
0
8
k
eV
 (
A
c-
2
2
8
) 
1
1
2
0
k
eV
 (
B
i-
2
1
4
) 
6
0
9
k
eV
 (
B
i-
2
1
4
) 
5
1
1
k
eV
5
1
1
k
e
V
5
8
3
k
eV
 (
T
l-
2
0
8
) 
1 10 100
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
 Tong phong phong xa tu nhien
 Buc xa vu tru (d = 20 cm)
S
o
 d
e
m
/4
0
k
e
V
/d
a
y
Nang luong (MeV)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
S
o
 d
e
m
/4
0
k
e
V
/d
a
y
Nang luong (MeV)
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 
Trang 202 
Kết quả quan trắc phóng xạ môi trường khí 
Sau khi xây dựng hệ đo quan trắc phóng xạ 
môi trường, chúng tôi thực hiện khảo sát đo 
phóng xạ tại một phòng thí nghiệm của Bộ môn 
Vật lý hạt nhân, thuộc Trường Đại học Khoa Học 
Tự nhiên, ĐHQG-HCM. Chúng tôi khảo sát 
PTN. Hạt nhân đại cương, nơi có chứa một số 
nguồn phóng xạ chuẩn sử dụng cho thực tập sinh 
viên. Hệ thống detector được đặt tại vị trí sinh 
viên làm thực tập. Khoảng thời gian đo liên tục 
kéo dài 24 tiếng liên tục từ 9 giờ sáng đến 9 giờ 
sáng ngày hôm sau. Hình 7 là kết quả về suất liều 
phóng xạ theo thời gian với đơn vị đo số 
đếm/phút và µSv/h, tương ứng với trục tung bên 
trái và bên phải. Dựa vào số liệu ta thấy, suất liều 
dao động từ 0,10 µSv/h đến 0,15 µSv/h, với giá 
trị trung bình là 0,12 µSv/h. Với số liệu có được, 
có thể đánh giá PTN là an toàn về phóng xạ, so 
với tiêu chuẩn Ủy ban An toàn Bức xạ Quốc tế 
ICRP (International Commission on Radiation 
Protection) [11] (an toàn cho người dân là liều 
giới hạn là 5 mSv/năm (tương đương 0,57 
μSv/giờ)). 
Với kết quả của thí nghiệm này, hệ thống đo 
quan trắc phóng xạ có thể được đặt gần nguồn 
phóng xạ, hệ thống quan sát (máy tính) có thể đặt 
xa nơi quan trắc, dữ liệu sẽ được truyền qua 
đường truyền không dây Wifi và quan sát liên tục 
theo thời gian. 
Hình 7. Kết quả quan trắc phóng xạ môi trường khí tại PTN. Vật lý hạt nhân đại cương, trường ĐH. KHTN, 
ĐHQG-HCM 
KẾT LUẬN 
Chúng tôi đã thực hiện phát triển các hệ đo 
ghi nhận bức xạ vũ trụ và suất liều phóng xạ có 
trong môi trường khí. Để ghi nhận bức xạ vũ trụ 
trên detector NaI(Tl) 7,6x7cm, một hệ thống xử 
lý trigger FPGA được phát triển với các module 
Gate/delay và Coin, cho phép thực hiện trùng 
phùng các detector NaI(Tl) và nhấp nháy plastic. 
Để xây dựng hệ thống trigger này, một chương 
trình nhúng, được viết trên ngôn ngữ VHDL, 
được nhúng vào thiết bị phần cứng FPGA (chip 
Altera), cho phép trigger thiết bị MCA ghi nhận 
thành phần bức xạ vũ trụ. Chúng tôi thực hiện thí 
nghiệm nghiên cứu đáp ứng phổ bức xạ vũ trụ 
trên detector NaI(Tl) với vùng năng lượng khảo 
sát từ 0,3 đến ~70 MeV. Ở thí nghiệm quan trắc 
suất liều phóng xạ môi trường theo thời gian, bộ 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 20, SOÁ T4- 2017 
 Trang 203 
giao tiếp điện tử FPGA, trên thiết bị phần cứng 
NI –MyRIO (chip Xilinx). Thiết bị này cho phép 
ghi nhận tín hiệu từ detector GM và truyền dữ 
liệu CPM và suất liều lên máy tính thông qua 
đường truyền Wifi. Với hệ đo này, thực hiện đo 
suất liều phông môi trường cho PTN. Hạt nhân 
đại cương, nơi có chứa một số nguồn phóng xạ 
chuẩn sử dụng cho thực tập sinh viên. 
Với công nghệ nhúng FPGA, hệ đo này nhỏ 
gọn, giảm kinh phí rất nhiều so với phương pháp 
truyền thống sử dụng công nghệ NIM và 
CAMAC. 
Lời cảm ơn: Đề tài nằm trong tài trợ của Quỹ 
phát triển khoa học và Công nghệ quốc 
gia Nafosted với mã số đề tài: 103.04-2015.103. 
Chúng tôi cũng gửi lời cám ơn đến nhóm GS. 
Masaharu Nomachi trong việc hỗ trợ phần cứng 
FPGA, GS. Pierre Darriulat trong việc hỗ trợ hai 
detector nhấp nháy plastic và Bộ môn Vật lý Hạt 
nhân, Khoa Vật lý-VLKT tạo điều kiện trong việc 
triển khai các thí nghiệm. 
Development of triggering and DAQ systems 
for radiation detectors using FPGA technology 
• Vo Hong Hai 
• Nguyen Quoc Hung 
• Tran Kim Tuyet 
University of Science, VNU-HCM 
ABSTRACT 
Field-programmable gate array (FPGA) 
technology has been widely used in setting up 
triggering systems and DAQ systems for 
radiation detectors, because it has several 
advantages such as fast digital processing, 
compact, programmable and high stability. Since 
2010, with we have developed FPGA-based 
trigger systems and FPGA-based DAQ systems 
used for radiation detectors. Triggering systems 
for cosmic ray measurements, readout electronic 
for environmental radiation monitor in air. We 
also developed nuclear electronic equipment 
such as spectrum analyzer MCA (Flash-
ADC/FPGA based), the pulse generator, 
counters, readout electronic for multiple 
radiation sensors. In this paper, we present two 
experiments, on the cosmic-ray induced response 
on the NaI(Tl) detector and environmental 
radiation monitoring system. For those 
experiments, trigger system are built by FPGA-
based technology. 
Từ khóa: FPGA, LabVIEW, cosmic rays, radiation monitoring, NaI(Tl) 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. V.H. Hai, N.Q. Dao, M. Nomachi, Cosmic 
ray angular distribution employing plastic 
scintillation detectors and Flash-
ADC/FPGA-based readout systems, 
Independent Journal for Nuclear 
Engineering Kerntechnik, 77, 6, 462–464 
(2012). 
[2]. N.Q Hung, V.H Hai, M. Nomachi, N.T. Tin, 
Discrimination of cosmic-ray in scintillation 
region and light-guide for plastic 
scintillation detectors using 5GSPS readout 
system, Nuclear Science and Technology, 5, 
3, 32–37 (2015). 
[3]. N.Q. Hung, V.H Hai, T,K. Tuyet, H. L. 
Tuan, A low background gamma ray 
spectrometer with anticosmic shielding, 
Communications in Physics, 26, 1, 93–97 
(2016). 
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 
Trang 204 
[4]. D.T.T. Nhan, V.H. Hai, N.Q. Hung, Xây 
dựng hệ đo quan trắc phóng xạ môi trường 
sử dụng detector suất liều inspector và hệ 
điện tử FPGA, Tạp chí Phát triển Khoa học 
& Công nghệ - ĐHQG TP.HCM, 18, 4, 29–
35 (2015). 
[5]. N.Q. Hung, V.H. Hai, Masaharu Nomachi, 
Investigation of cosmic-ray induced 
background of Germanium gamma 
spectrometer using GEANT4 simulation, 
Applied Radiation and Isotopes, 121, 87–90 
(2017). 
[6]. V.H. Hai, N.Q. Hung, B.T. Khai, 
Development of gamma spectroscopy 
employing NaI(Tl) detector 3inch x 3inch 
and readout electronic of flash-ADC/FPGA 
based technology, Independent Journal for 
Nuclear Engineering Kerntechnik, 80, 2, 
180–183 (2015). 
[7]. 
/scintillation-detectors.asp. 
[8]. Logic Trigger Interface (FPGA Altera-chip 
Hardware). The collaboration program 
between Graduate School of Science, Osaka 
University and Faculty of Physics, 
University of Science-HCMC. 
[9].  
[10]. NI labVIEW software, National Instruments 
Corp., [Online]: 
[11]. Ủy ban An toàn Bức xạ Quốc tế ICRP 
(International Commission on Radiation 
Protection), [online]: http:icrp.org/ 
index.asp. 

File đính kèm:

  • pdfphat_trien_cac_he_thong_trigger_daq_cho_cac_he_do_ghi_nhan_b.pdf