高磁场科研精准测量：NETBOX 数字化仪破解极端环境采集难题

一、方案背景

国际 MegaGauss 科学实验室是东京大学固态物理研究所 (ISSP) 的一部分。实验室的目的是研究固态材料（如半导体、磁性材料、金属、绝缘体、超导材料等）在超高磁场下的物理特性，这些领域还包括研究新材料并控制其阶段和功能。实验室脉冲磁铁目前可以通过非破坏性方法产生高达 87T，并通过破坏性方法产生100 T 到 760 T（目前室内产生的最强磁场的世界纪录）。

在实验室优化MegaGauss机器磁场的核心工作中，大型电容器组的同步触发是决定实验精度与安全性的关键环节。理想状态下，所有电容器需在10 ns内实现同步触发，这就要求对每个触发信号的时序关系与关键特性进行精准捕捉与深度分析。为了捕获和分析触发信号，ISSP 需要一个完全同步的 10 通道数字化仪系统，该系统可提供超过 1 GS/s 的单次采样率。

高采样率可精准呈现单个触发脉冲的形状与频率特征，而完全同步采样则能确保通道间定时测量始终保持亚纳秒级精度，为时序分析提供可靠数据基础。

同时，该系统还需支持远程操作与控制，以应对MegaGauss机器强磁场环境下的安全防护要求，实现测量设备与操作区域的物理隔离，兼顾实验安全与数据采集效率。

二、现实挑战：MegaGauss 机器触发信号测量的核心难点

结合MegaGauss机器的实验场景与ISSP的测量需求，整个触发信号测量工作面临三大核心挑战，直接影响实验的精度、效率与安全性：

▪ 同步触发精度要求严苛：实验核心需求是实现大型电容器组10ns内同步触发，这就需要精准检测每个触发信号的关键特性与时序关系，任何微小的同步偏差都可能影响磁场优化效果，对测量系统的时序精度提出极高要求。

▪ 高采样与同步性能需求：为精准还原触发脉冲的波形、频率特征，以及捕捉多通道信号的协同关系，ISSP需配备10通道完全同步、单次采样率超1GS/s的数字化仪，确保多通道信号并行捕获时的一致性与数据完整性。

▪ 强磁场环境下的安全与操作限制：MegaGauss机器工作时会产生强磁场，不仅会对实验人员的人身安全构成威胁，还可能干扰测量仪器的正常运行。因此，测量系统需部署于实验隔离区域，同时支持远程操作与控制，实现“无人值守”式数据采集，兼顾安全与操作便利性。

三、NETBOX 多通道数据采集系统的精准适配

针对上述核心挑战，NETBOX提供易于使用的多通道数据采集系统，非常符合 ISSP 的要求。该系统被快速安装并集成到 MegaGauss 机器中，以便可以以更高的精度和细节进行触发定时测量和分析。

该实验室现在能够进一步优化兆高斯机器的性能。NETBOX靠近大电容器，并安装在屏蔽外壳中以避免EMI。LXI 控制允许使用笔记本电脑或通过连接到实验室网络轻松设置。

MegaGauss 机器从主控制室安全操作 digitizerNETBOX 靠近大型电容器并安装在屏蔽外壳中以避免 EMI，LXI 控制允许使用笔记本电脑或通过连接到实验室网络轻松操作

审核编辑 黄宇