第二十届全国科学计算与信息化会议

Back-n白光中子源依托中国散裂中子源建设，利用质子打靶产生的反冲中子进行核数据测量、探测器标定、材料辐照和单粒子效应等方面的研究。在Back-n一期建设，研制了基本的实验谱仪/探测器，如：多层裂变电离室探测器用来测量裂变截面和全截面；C6D6谱仪用来测量中子俘获截面；基于E-E的阵列探测器用来测量中子诱发轻带电粒子。其中轻带电粒子出射实验采用的方式是在真空靶室内布局一组ΔE-E探测器，测量轻带电粒子能量并进行粒子鉴别。其主要特点是粒子鉴别方法简单。其不足之处在于：ΔE-E鉴别方法有最低鉴别阈值，无法鉴别低能出射带电粒子；探测器个数受空间限制覆盖角度小、探测器效率低；整个系统必须位于真空靶室内，系统结构复杂受限制较大；测量的精度收到探测器颗粒度限制，无法精确测量出射粒子角度。核裂变截面测量探测器为快响应多层裂变电离室，这样优点在于结构简单。缺点在于信号小，受干扰较大；没有粒子鉴别...

中国散裂中子源的二期工程项目中，使用了一套基于数据流的通用化框架作为所有束线谱仪的技术方案。这套全新规划的设计根植于中子谱仪的运行模式和数据特征，内容上涵盖了从底层硬件规范到上层应用拓扑的各个环节，旨在解决传统中子谱仪由子系统耦合复杂造成的低效状况，同时提供灵活多样的部署配置和便捷高效的运维管理。针对未来中子束流通量将大幅提升的趋势，新设计利用业界优秀开源工具，结合对硬件接口的规范和软件适配，实现了基于分布式消息网络的数据流处理平台，并进一步扩展EPICS控制、监测报警与显示服务等标准化接口，在确保系统稳定性和冗余性的基础上实现了全链条的数据处理服务，并达到了极高吞吐压力的承载性能。新的通用化设计框架大幅提升了中子谱仪的建设和运行效率，同时亦可有效降低部署和运行维护阶段的人力成本，其将是推动材料分析等相关学科和应用产业进一步繁荣发展的重要因素。

用于GEM探测器的自研前端多通道ASIC性能测试
曾莉欣1,2,3，周健荣1,2,3，周晓娟1,2,3，朱林1,2,3，赵豫斌1,2,3，陈少佳1,2,3，刘洪斌1,2,3，
殷伟刚1,2,3，于　莉1,2,3，骆　宏1,2,3，孙志嘉1,2,3
（1. ，北京 100049；2.散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803；3.核探测与核电子学国家重点实验室，北京 100049）

摘要：随着中子通量的提升，最高计数率可达10MHz/mm2的GEM(Gas Electron Multiplier)中子探测器有望替代传统3He气体探测器成为未来中子实验装置主要探测器之一，近些年得到大力发展研究，并已经作为束流监测器成功应用到CSNS(China Spallation Neutron...

江门中微子实验旨在测量中微子的质量顺序和精确测量中微子的振荡参数。该实验主要有探测器，电子学，数据获取，离线分析等系统的参与。读出模块是JUNO...

JUNO江门中微子实验是一项位于中国广东省江门市的大型中微子探测器项目。该项目旨在通过探测中微子的性质和行为，深入研究中微子的物理学和天文学问题，包括中微子的质量、振荡、CP对称性破缺等。江门中微子实验的运行离不开探测器，电子学，数据获取，物理分析等环节。
其中数据获取系统除了需要完成基本的取数功能以外，还必须对各个探测器以及其读出电子学的工作状态进行监测，快速识别和告知实验中可能的异常，值班人员可以随时随地监控DAQ系统的运行状态，及时处理运行过程中出现的问题。但当前各类数据信息分布在不同的平台，信息显示不全面，出现故障发现问题并不及时，因此为了减轻值班人员工作压力，提高远程工作效率，需要建立JUNO-DAQ的远程监控系统。
...

米清茹 陈广花 缪海峰 丁建国 阎映炳
（中国科学院上海高等研究院光源科学中心，上海 201204）

在当前中科院上海高等研究院光源科学中心已建和正在建设中的多个加速器工程中，运行环境是控制系统的运行平台和调试操作平台，运行环境的可靠性和稳定性是保证控制系统可靠稳定运行的必要手段，也是运行调试人员顺畅和安全操作的前提。为了满足7X24小时长期稳定运行的要求，主要采用虚拟系统来建立控制系统运行的平台。当前虚拟系统主要是商用的vmWare vsphere系统和开源的PROXMOX系统。本文主要介绍在硬X射线自由电子激光装置2号测试大厅中基于开源PROXMOX虚拟系统建立的加速器控制系统运行环境平台，包括虚拟网络、超融合存储系统、虚拟服务器和虚拟IOC的建立等，并探讨在加速器控制系统运行环境中两种虚拟系统的优劣势和未来应用。

江门中微子实验（Jiangmen Underground Neutrino Observatory，JUNO）位于阳江核电站和台山核站的中垂线上，实验使用的中心探测器位于地下700米，内部装有2万吨的液体闪烁体，能量精度到达3%。JUNO将通过实验获得的数据确定中微子质量顺序和中微子混合参数，并在其它交叉领域展开研究，为研究超出标准模型的物理学提供了机会。探测超新星中微子事件是JUNO实验的物理目标之一，由于超新星中微子事件30~40年才会发生一次，超新星中微子事件到来时数据获取（Data Acquisition，DAQ）系统在线软件稳定运行对获取超新星中微子数据十分重要，这对JUNO在线软件的可用性提出了较高要求。
在线软件要为JUNO...

数据获取系统基于软件完成在线数据处理，具备灵活性和可处理复杂逻辑等优势。随着实验技术的不断发展，国内外当前建设和规划中的先进装置产生的数据带宽已经达到甚至超过TBytes/s的量级，对实验数据的实时处理提出极高的要求，因此亟需发展先进的数据获取在线处理技术。CPU/GPU混合异构系统是当今先进的高性能计算平台，具有强劲的计算能力、高性价比、低能耗和易扩展等优势。
在在线处理中，软件触发是至关重要的一环。它依赖于预定义的物理事件特征，在实时模式下对数据进行分析和筛选，以剔除无效的背景数据、本底噪声和干扰数据等，从而保留实验所需的事件数据。
本文介绍了在无触发数据获取系统中常用的N-hit软件触发算法，研究了基于排序的N-hit算法，并利用CUDA动态并行特性对快速排序算法进行实现，通过与传统CPU快速排序进行比较，证明了动态并行排序算法在性能方面具有更高的优势。此外，基于GPU实现...

随着江门中微子实验的不断建设，实验规模不断扩大，对探测器监控系统(DCS)提出了更高的控制需求。采用了分布式、多线程的处理方案。为了研究DCS在分布式·多线程方案下，与电子学联合测试的性能表现，进行了测试、分析。本文分析了基于EPICS框架的IOC程序 (input output control) 与GCU (Global Control Unit) 数量之间的关系，以及其初始化的时间复杂度。研究了PV(Process variable)队列的过大或过小导致IOC性能下降的原因以及使用ControlHub和IPBus UDP 两种不同方案对IOC程序运行效率的影响。以此，提出了多台服务器、多个IOC多个端口同时运行的方案，优化了服务器资源分配方案，以及每个IOC连接设备数量，提升了DCS工作效率。为江门中微子实验的最终运行，提出了可靠有效的大规模运行方案和量化参考。

台山中微子实验（Taishan Antineutrino Observatory, TAO）是江门中微子实验（Jiangmen Underground Neutrino Observatory, JUNO）的卫星实验，其主要物理目标是为JUNO实验提供高精度的反应堆中微子参考能谱，并测量反应堆中微子能谱的精细结构。 基于上述目标，实验采用约2.8吨掺钆低温液体闪烁体，全覆盖约10m2的硅光电倍增管以实现高能量分辨率。实验中包括中心探测器，水切伦科夫探测器以及顶部塑料闪烁体探测器三种类型探测器。对于TAO数据获取系统，需要处理的总输入数据带宽在Gbps量级，输出带宽必须小于100Mbps，数据需要进行软件触发、压缩等实时处理，因此需要设计高效的在线实时数据处理。本文基于JUNO DAQ的框架进行开发...

随着正电子存储及控制技术的发展，产生高亮度、超快正电子束团成为可能，为实现正电子湮没寿命瞬态测量方法提供了实验条件。正电子束团在纳秒甚至百皮秒内湮没后产生巨量湮没伽马光子的探测，要求数据采集系统在短时间内对其所携带的湮没数据信息进行快速收集和提取。
本文基于SCA技术的DRS4（Dumino Ring Sampler version 4）阵列式波形采样电子学，设计了正电子束团湮没数据采集与处理软件。其中，通过UDP数据传输、LabVIEW自动多线程、队列缓存和TDMS文件存取等技术实现了高速波形采样数据的传输和存储；应用误差补偿、正弦波过零和全局校正等方法，设计出适用于多通道波形采样数据的校正功能程序，从而实现了波形采样数据的精确重建。
经实验测试：该数据采集软件性能稳定、操作方便，实时处理并存储数据的最高速度稳定在43.7...