中国物理学会高能物理分会第十一届全国会员代表大会暨学术年会

中国散裂中子源（CSNS）规划的大部分中子谱仪都是基于3He管位置灵敏探测器。为了减少空气对中子散射实验的影响，探测器需要放置在真空腔中，同时为了减少穿越真空腔的电缆数量以及提高电信号的信噪比，电子学读出系统也需要紧靠探测器放置于真空腔中。由于3He管探测器的命中位置是通过电荷分配法计算得到的，准确的脉冲峰值获取需要ADC工作在高速采集状态下，目前基于这种方法的读出电子学系统功耗都较高，不适合应用在没有空气对流，电子学散热困难的真空中。因此,为实现电子学在高速高精度采样的同时还能以极低功耗运行的目标，我们从以下几个方面进行了研究：（1）用低功耗 ASIC 芯片代替分立器件模拟前端电路； (2) 使用先进低功耗ADC芯片和FPGA； (3) 通过时钟门控系统以降低数字动态功耗； (4)采用高效散热介质，有效地将热量传导至3He管探测器的金属机械结构。基于上述部分方法开发了第一代原型机，测试功耗为4.4W。而目前基于上述所有方法的 8 管探测器模块读数电子学原型已经开发完成，正在进行测试，最新一代电子学的整体功耗预计在3W左右，满足真空下应用的目标。