应用于气体电子倍增器的电子学板研制

气体电子倍增器(GEM)电子学板(GEB)在大面积GEM探测器系统中起重要作用。为满足大面积GEM探测器系统中高速电子学信号的传输、实现电磁屏蔽及为前端电子学提供电源等需求,本文设计了8层结构的GEB,并对该GEB原型进行了电气性能、机械兼容性、信号传输和噪声测试。测试结果显示,本文所设计的GEB在320 Mb/s信号传输速度下的误码率小于10~(-13),在保证信号高速性和完整性的基础上能成功传输前端电子学信号;通过采用叠层对称式设计克服了大面积GEB生产时弯曲程度高的困难,生产的GEB原型弯曲高度降低了2/3,平均弯曲高度为1 mm,增强了前端电子学在探测器系统中的运行稳定性。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫（RICH）探测器作为超级陶粲装置（STCF）带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一，采用厚型气体电子倍增器+微网格气体（THGEM+Micromegas）混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出，构建了一套1 024通道测试电子学系统，并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接，探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化，输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明，在120 fC输入动态范围下，系统的等效噪声电荷（ENC）小于0.3 fC，且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中，并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

大面积GEM中子探测器高计数率读出电子学系统研制

研制并测试了GEM中子探测器的512通道高计数读出电子学系统，以满足中国散裂中子源高效率、高分辨、高通量二维位置灵敏中子探测器的需求。系统以Kintex-7 FPGA作为系统控制和数据分析的核心，使用8块AS20Board前端芯片对灵敏面积为200 mm×200 mm的探测器的两个维度的信号进行读出，读出通道为256×256。读出数据经FPGA分析后通过千兆以太网传输至计算机显示。计算机可通过千兆以太网发送配置指令对前端采样电路和FPGA算法进行配置。系统与探测器组装后在中子束流实验中测得系统最高瞬时计数率为（1.2±0.1）×106 s^-1，系统运行稳定，受噪声干扰小。     

高计数率气体探测器读出电子学原型机研制

研制一套可用于高计数率气体探测器的读出电子学原型机系统,包括前端板、数据采集板和上位机。前端板采用一款先进的前端读出专用集成电路(ASIC)芯片实现对探测器信号的测量和模数转换;数据采集板利用现场可编程门阵列（FPGA）实现对数据的分析、处理和传输;上位机实现控制指令发送、PC端数据接收及存储等。在22~99 fC的输入范围内,原型机各通道积分非线性均好于024%;联合探测器使用55Fe放射源测试,结果好于相同条件下的商用电子学。可满足20 kHz计数率下GEM TPC探测器的读出需求。     

基于ASIC的Si-PIN探测器读出系统

为了实现大面积多通道Si-Pin探测器前端电子学的高度集成,设计了一种基于ASIC技术的电子学读出系统.文章主要介绍了该ASIC芯片的特点以及读出电子学的系统结构和工作原理.我们对电子学系统进行了一些测试,给出了连接Si-Pin探测器得到的Am-241源的能谱图.     

BESⅢ飞行时间探测器电子学中的光电倍增管测试

讨论了北京谱仪(BESIII)飞行时间探测器(TOF)前端电子学的物理需求.因光电倍增管信号为前端电子学实际使用,而以光电倍增管信号作为信号源测试电子学性能是一种方便易行的方法,所以本文采用光电倍增管信号作为信号源测试电子学的性能.测试结果表明现行设计的电子学性能已达到BESⅢ飞行时间探测器对电子学的预期目标.     

BEPCⅡ亮度监测系统前端电子学

针对北京正负电子对撞机第二期(BEPCⅡ)基于每个束团亮度监测的快速亮度监测系统对探测器前端电子学的性能要求,设计和实现了包括大动态输入范围的高速前放、程控高速信号甄别、双探头信号反符合,以及信号整形和传输在内的前端电子学系统.测试结果显示前端电子学能够满足4 ns间隔的bunch-by-bunch的快速亮度监测系统的应用要求.     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫(RICH)探测器作为超级陶粲装置(STCF)带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体(THGEM+Micromegas)混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷(ENC)小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

大面积GEM中子探测器高计数率读出电子学系统研制

研制并测试了GEM中子探测器的512通道高计数读出电子学系统,以满足中国散裂中子源高效率、高分辨、高通量二维位置灵敏中子探测器的需求。系统以Kintex-7 FPGA作为系统控制和数据分析的核心,使用8块AS20Board前端芯片对灵敏面积为200 mm×200 mm的探测器的两个维度的信号进行读出,读出通道为256×256。读出数据经FPGA分析后通过千兆以太网传输至计算机显示。计算机可通过千兆以太网发送配置指令对前端采样电路和FPGA算法进行配置。系统与探测器组装后在中子束流实验中测得系统最高瞬时计数率为(1.2±0.1)×10~6 s~(-1),系统运行稳定,受噪声干扰小。     

GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计

本文简要介绍了GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计与测试。该系统包括模数变换模块、数据汇总模块和后端数据接收模块三部分。本文详细介绍了模数变换模块硬件电路设计、FPGA逻辑设计、光纤数据传输设计以及ADC采样芯片的测试方法。经过测试,该系统实现了8通道数据实时采集、传输、存储及显示功能。     

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10 cm×10 cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400 μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76 μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。     

PandaX-nT暗物质探测实验读出电子学预研系统的研制

PandaX-nT升级对电子学系统提出了诸多新的挑战，如更多的通道数、高速高精度的波形数字化、灵活的触发算法和更高的数据带宽要求等。本文介绍一种为未来PandaX-nT暗物质直接探测升级实验预研的读出电子学系统。该电子学系统主要由前置放大电路模块、波形数字化模块（FDM）、数据获取模块（DAQ）和时钟分发模块等组成。FDM集成8路14 bit@ 1 GS/s ADC，具有较高集成度，可实现对探测器信号波形数字化，并通过光纤与DAQ通信。DAQ可汇总多块FDM数据，实现全数字化的触发算法，并通过基于TCP协议的千兆以太网与计算机通信，保证了数据传输的可靠与稳定。目前已完成了整个读出电子学系统设计，并对整个电子学系统进行了功能验证，以及与探测器进行了初步的联合测试。整个电子学系统具有较高的可扩展性，并能实现更复杂的触发算法，能满足下一代升级的需求。     

基于APV25芯片的GEM探测器读出电子学系统的测试与改进

气体电子倍增器(GEM)是目前最具发展前景的位置灵敏气体探测器。其新一代读出电子学系统包括APV25前端卡、多用途数字转换器（MPD)、VME控制器及基于Linux的采集软件DAQ。本工作完成了读出系统的调试,获得了系统在40 MHz和20 MHz工作频率下的理想数据。在长时间测试中,系统运行稳定。通过对软件配置的优化和对硬件的改进,降低了噪声水平,提高了信噪比。     

GEM探测器高速数据采集系统设计

介绍了基于以太网的GEM探测器高速数据采集系统的设计。该系统将GEM探测器输出的电荷信号转换为数字信号并写入FPGA进行分析和处理,处理后的数据通过千兆以太网进行传输。主机电脑接收以太网传输的电荷信号的位置信息,绘制电荷信号的位置分布图。实验测试表明:该系统能检测到探测器输出的位置信息并绘制出X射线信号的位置分布图。     

用于GEM探测器的电容积分式读出芯片的研究

介绍了GEM探测器阵列结构的一种读出方案,重点介绍了该读出方案中开关阵列芯片的设计.主要内容包括PAD前端读出电子学结构,开关电容阵列结构工作原理,开关阵列芯片设计,文章的最后给出了芯片测试结果.该10通道开关电容阵列芯片可以扩展为更多的通道,以满足更大规模的GEM探测器的阵列方式读出需要.     

基于FELIX的微结构气体探测器读出电子学系统设计

微结构气体探测器因其精度高、面积大等优点，在粒子物理实验中得到了非常广泛的应用。微结构气体探测器的未来应用将面临ASIC种类多、通道数多、数据量大等问题，给读出电子学系统的设计带来了很大的挑战，已成为微结构气体探测器进一步发展应用的瓶颈。FELIX系统具有数据带宽大、通道数多等特点，可很好解决这一问题。基于FELIX的电子学系统由完成探测器信号数字化的前端电子学模块、完成数据汇总的GBT模块、完成数据读出的FELIX系统、完成数据处理的数据处理终端组成，可完成10 240路半数字通道读出或4 096路模拟通道读出。该系统与Micromegas探测器一起实现宇宙线径迹探测，验证了该系统的通用性和兼容性，为微结构气体探测器的应用需求提供了一个通用的解决方案。     

瞬发γ射线谱数据在线采集系统研制

介绍了爆炸物监测数据在线采集系统的研制情况。设计了NIM标准的前端电子学系统,使用基于PCI总线标准的高速数据采集卡,通过编写控制程序实现了多路与γ信号的相关谱测量。并介绍了几种典型的应用。