中子散射为诸多前沿交叉领域和高技术研发提供了先进平台，应用十分广泛。中子探针的主要特点是：能够探测物质磁性；能探测原子核位置，特别是对轻元素和同位素敏感；穿透能力强，能探测大的工程试样；能探测物质里的动态过程。报告将简介中子散射在科学技术和工程领域的若干典型应用。
中国散裂中子源是我国十二五最大的大科学工程，于2018年按计划完成工程建设，通过国家验收，对用户开放，实现稳定高效运行。国内外用户已完成900多个实验，获得了大批重要成果。中国散裂中子源为材料科学技术、物理、化学化工、生命科学、资源环境、新能源等领域的国家战略需求和前沿科学研究提供了先进的大型交叉平台。报告介绍了散裂中子源工程建设及其应用成果，和未来发展，并介绍了中子散射谱仪的性能和建设情况，及其对中子探测器研发的需求。
全人体PET/CT是我国自主生产的全世界唯一的两米PET/CT，具有快速、高分辨、高灵敏度、全人体覆盖的疾病诊断利器，同时全人体PET/CT可以实时动态观察放射性药物体内代谢参数，优化放射性药物诊断最近时间及参数成像，促进放射性药物临床转化。本报告还介绍了北京大学肿瘤医院核医学科放射性药物临床转化应用实践。
HUNT是30立方公里的立体探测器阵列，高能天体中微子的探测灵敏度将比国际现有的旗舰装置IceCube的高数十倍。建设周期5年。
科学目标：结合LHAASO对超高能伽马射线的观测，通过对高能中微子的几年数据积累，将一锤定音彻底解决宇宙线起源的百年未解之谜。
战略价值：联合LHAASO，在高能伽马射线和天文中微子的两个信使观测领域占据国际领先地位。并推动我国深海技术的发展和资源探索。
当前，高能物理科学研究正迈入AI4Science时代，人工智能技术成为科学发现的重要推动力。在AI4Science时代，数据的指数级增长以及机器学习、深度学习和大模型等技术的广泛应用，给数据存储系统带来了新的挑战，涉及数据集预处理、大规模训练和推理等方面。本报告旨在结合高能物理科学数据处理的需求，首先介绍当前国内外数据存储技术的现状，随后探讨AI4Science时代存储技术在介质、架构、多云协同和应用模式等方面的新发展。最后，展望了未来的发展趋势并进行总结。
加速器质谱（AMS）是测量长寿命核素灵敏度最高的分析技术，报告对AMS的发展历史、结构特点和发展现状进行简要介绍；对中国原子能科学研究院研制的中国第一台AMS装置和近年来自主研发的系列专用AMS装置及其性能进行介绍；对AMS在地质、环境、考古、核物理及天体物理等领域的应用进行介绍。
我国应用核技术在工业、农业、医药、环境等领域有着广泛的应用，在辐照材料性能改善、辐射加工、辐射基设备、公共卫生、公共安全、环境保护等多个领域正逐步形成产业规模。
数字辐射成像领域取得了许多新进展，拓宽了应用领域，为许多应用场景做了创造性的工作。本报告将详细阐述这些方面。
本报告介绍了“低温高密核物质测量谱仪”（简称CEE）的研制进展情况。中高重离子碰撞是实验室中研究致密核物质性质近乎唯一的手段。CEE谱仪目标是研制一台适用于HIRFL-CSR能区的重离子碰撞和质子-重离子碰撞测量的带电粒子磁谱仪，它由大接受度超导二极磁铁、大尺寸时间投影室和高时间分辨的飞行时间探测器等组成。建成后将是我国第一台运行于GeV能区、完全自主研制的大型通用核物理实验装置，用于开展核物质相结构、核物质状态方程、自旋相关三体力和超核等重要科学问题的研究，这对人类认识核物质性质、低能标下的强相互作用具有重大的意义。
Shashlyk型电磁量能器是一种抽样型电磁量能器，由多层铅片和塑料闪烁体堆叠而成，而多根波长位移光纤均匀贯穿整个量能器，收集闪烁体的发光并传输到同一个光电读出器件。SoLID（Solenoidal Large Intensity...
目前已经成功发射三颗GECAM（Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor）系列卫星，称为GECAM-A/B/C，采用了LaBr3(Ce)、LaBr3(Ce,Sr)和NaI(Tl)三种晶体。GECAM-D，又称Gamma-ray Transient...
高能同步辐射光源(High Energy Photon Source, HEPS)是中国正在建设的首台第四代同步辐射光源，项目建成后将成为世界上亮度最高的同步辐射光源之一。基于此，中国科学院高能物理研究所正在自主研发HEPS-BPIX 6M 探测器。它是HEPS自研探测器的第四代样机，由40个模块组成，单模块尺寸为3.6 x 8.1cm，探测器具有约六百万像素点，最高帧频率高达1kHz。该探测器具有双阈值数据读出、读出时间快、探测面积广、像素规模大、帧刷新频率高等特点，带来了极高的数据读出带宽，对数据获取系统的读出和实时在线处理性能提出了挑战。本文面向HEPS-BPIX...
欧洲核子中心大型强子对撞机上LHCb 实验升级II是为LHC第四次长期停机所提出的探测器升级计划，此次升级后的探测器将工作在前所未有的最高达1.5\times{10}^{34}...
AMS是唯一在太空运行的精密磁谱仪，能对暗物质本质等重大问题做出不可替代的贡献。基于其高产出物理成果和潜力，美国能源部决定支持AMS运行至2030年并进行探测器升级。
AMS探测器升级是将背对背组装的两层有效面积总8㎡的硅探测器放置于谱仪的上方。其基本组成单元是三种不同规格的探测器模块，它们分别由1×8、1×10和1×12阵列的硅传感器芯片与电子学读出板组成，如下图所示为升级探测器（图1）和探测器模块的示意图（图2）。高能所承担全部模块的生产研制任务。
年度进展如下：
1）完成硅传感器的设计
传感器芯片尺寸为11 cm × 8cm，采用n型硅单面AC耦合读出方式，读出条中心间距为109μm，截面如图3所示。
2）完成ASIC芯片的辐照性能研究
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摘要：在高能物理领域，通常采用阵列式硅探测器确定粒子的径迹。近年来，随着半导体工艺的发展，探测器和读出电路集成到单片晶圆上的CMOS硅探测器的趋势日益显著。本论文将阐述单片high voltageCMOS硅径迹探测器读出芯片的具体设计。芯片采用HVCMOS 55nm工艺制程，以deep n-well作为电荷收集极，对p型衬底施加负向高压，粒子击中产生的电离电荷主要以漂移的方式快速地进入deep n-well，相比于采用标准CMOS工艺的MAPS（Monolithic Active Pixel Sensor）芯片，提高了电荷收集的速度。
电路设计目标是在满足所需指标的前提下，通过优化设计提高信噪比，减小芯片整体功耗和版图面积，并降低像素间的不一致性。单个像素读出电路也放置在deep...
为充分发掘大型强子对撞机的味物理研究潜力，LHCb探测器将在2032年后进行亮度升级，现有上游径迹探测器UT需升级为颗粒度更高、抗辐照性能更强的像素型探测器。高压CMOS技术集成传感器和前端电子学，具有良好内禀抗辐照性能，本文介绍基于高压CMOS的UT升级系统方案。在该方案基础上对探测器进行初步数字建模，物质量扫描的初步结果与现有UT相当，为下一步减少物质量、优化设计提供了依据。针对系统的关键参数，如层数和几何接收度开展初步模拟研究。根据现有ATLASPix芯片指标设计了升级后的前端读出系统。同时开展基于55nm工艺的高压CMOS技术探索。
塑料闪烁光纤探测器由闪烁光纤和光电转换器件组成，可实现对带电粒子位置的精确测量。随着闪烁光纤工艺和硅光倍增器(Silicon photomultipliers, SiPM)的发展，基于一维SiPM...
HGTD高颗粒度时间探测器项目是欧洲大型强子对撞机高亮度II期升级（LHC Phase-II）的一部分。该项目是利用高精度的时间信息来区分空间上距离较近的对撞事例，大幅降低高亮度对撞环境中大量的多事例对撞堆积效应（pile-up）的影响。时间分辨率优于 35ps 的低增益雪崩探测器 (LGAD) 已被选为 HGTD 项目的探测器，被有多家机构进行研发。LGAD探测器的一个重要性能要求是抗辐照特性，器件需要在 2.5e15neq/cm2 辐照后可在低于 800V 的工作电压下收集多于4fC的电荷。由中科院高能物理研究所设计，在微电子所8寸工艺线流片的LGAD探测器的性能满足ATLAS...
上海硬X射线自由电子激光装置（Shanghai high repetition rate XFEL and extreme light facility,...
基于分布式缓存的在线计算框架，可实现实时数据处理，降低DAQ软件与在线算法的耦合，能够在不影响实验运行的情况下新增或升级在线数据处理算法。该框架为用户提供类文件的数据访问接口，更符合离线分析用户的习惯。
高海拔宇宙线观测站（LHAASO）采用无全局硬件触发的实验方案，DAQ和触发软件采用传统的流计算方案。2021年，LHAASO建设完成并开始全阵列科学运行。2023年，LHAASO DAQ系统初步实现基于分布式内存缓存的在线计算方案，对部分在线计算软件进行了升级，并基于该框架完成了两种新增触发算法的开发、调试和运行工作。
通讯作者：张航畅，高能物理研究所，15938638566，zhanghc@ihep.ac.cn
偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（PFA）是增强型X射线时变和偏振探测（eXTP）空间天文台的四种载荷之一，由四个偏振测量X射线聚焦望远镜（PFT）组成。每个PFT采用气体像素探测器（GPD），对2-8...
正电子湮没谱学研究空位型缺陷是基于湮没辐射所带出的电子密度和电子动量密度的信息。湮没辐射多普勒展宽谱的低动量部分对应于正电子与传导电子或价电子湮没的动量信息，而高动量部分则主要反映了核心电子的动量分布信息。符合多普勒展宽谱技术利用两个HPGe 探测器，通过2 湮没光子的探测，并进行时间和能量符合，有效消除电荷收集不全和脉冲堆积效应，极大地提高其能量探测精度，实现对核心电子动量分布信息的捕获。
本工作具体包括原理设计、硬件电路设计、嵌入式软件开发、上位机软件开发，系统测试。HPGe 探测器信号通过程控放大器放大后直接由高速ADC 采样，在FPGA 中进行数字信号处理，再通过千兆网卡与上位通讯。硬件采用了80M、16Bit 模数转换芯片AD9269，保证了系统的速度和精度。FPGA 选择了Altera 公司的Cyclone III 的EP3C40Q240C8...
波形数字化技术，是将入射粒子在探测器上产生的信号波形直接数字化采集与处理，可以获得信号的全部物理信息，从而能够进行精确的科学分析，数字化仪是实现波形数字化技术的设备载体。
8通道、250 MSPS、14-bit桌面式数字化仪是一款可以实现各类粒子辐射特征信号的探测、获取、处理、存储和显示等功能的核电子学设备，具有全波形采样、能谱测量、计数、数字滤波（滑动平均、低通滤波、梯形滤波）、8通道逻辑与或、时间戳、抗堆积、n/γ甄别等8种常用固件算法，可提供二进制数和十进制数的存储文件，支持二次开发和数据处理。研制的数字化仪模拟输入带宽（-3 dB）为100 MHz（DC耦合），满量程输入电平2 Vpp（-1V~1V），最大存储事例数5.12 MS/ch，最大存储时长16...
我国高能物理学家提出环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider，CEPC）方案用于充分研究希格斯（Higgs）粒子的性质和相互作用，进而对粒子物理标准模型进行全面、细致的验证，并以此来揭示标准模型背后的物理规律。CEPC的物理目标要求其顶点探测器具备超高空间分辨率、低物质量和抗辐照性质，针对这一需求，课题组开展了CMOS像素探测器芯片和硅像素探测器原型机的研制工作。
数据获取系统（Data Acquisition...
环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider， CEPC）是很有前景的下一代正负电子对撞机候选者，它可以提供高精度、高统计量的数据，用来精确测量希格斯玻色子和 W、 Z...
Low-radioactive material screening is becoming essential for rare event search experiments, such as neutrinoless double beta decay and dark matter searches in underground laboratories. A gaseous time projection chamber (TPC) can be used for such purposes with large active areas and high efficiency. A gaseous TPC with a Micromegas readout plane of approximately 20 × 20 cm$^2$ is successfully...
PandaX实验是我国主导的采用气液两相氙时间投影室技术的暗物质直接探测实验。过去的PandaX第一期，第二期，和正在运行的PandaX-4T实验均采用光电管来收集探测器中的闪烁光信号。几个实验也都采用波形数字化技术来采集光电管的脉冲信号。PandaX电子学团队近年来研制了一款8个通道, 采样率500MS/s的波形数字化插件。该插件支持单通道自触发和外部触发两种数据采集模式。自研的波形采集电子学系统和在线全局触发系统已于2022年部署在PandaX-4T实验现场。本报告将介绍PandaX暗物质实验电子学的发展，最新结果以及展望。
高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO) 目前已经观测到近三十个超高能伽马射线源，其中有十几个源的辐射超过100 TeV。但是由于LHAASO较弱的空间分辨率不能明确区分各个天体对伽马辐射的贡献多少，也就无法确定与这些辐射相对应的起源天体。因此需要研制大型超高能伽马源立体跟踪观测设备(Large Array of imaging atmospheric Cherenkov...
自研了具备热中子、快中子及伽马射线甄别能力的掺硼塑闪，搭建了探测系统；采用137Cs 、22Na 放射源对自研掺硼塑闪进行能量刻度，实现γ射线能量标定和相对光产额测试；采用241Am-Be中子源，测试了自研掺硼塑闪与商用掺硼塑闪EJ-254的n-γ甄别效果，给出了不同能区的品质因子(Figure Of Merit, FOM)、及热中子探测效率；结果表明，同尺寸自研掺硼塑闪与EJ-254相比，自研掺硼塑闪具有更高的FOM值，能够更好的甄别热中子、快中子和伽马射线。该自研掺硼闪烁体在中子探测领域具有重要应用前景。
塑料闪烁光纤探测器由闪烁光纤和光电转换器件组成，可实现对带电粒子位置和时间信息的精确测量。相较于传统塑料闪烁体探测器，塑闪光纤具有更高的颗粒度，可以提供更好的位置探测能力。随着光纤工艺和具备单光子探测能力的硅光电倍增器(Silicon photomultipliers, SiPM)的发展，基于SiPM...
精确的中子核反应数据对核天体物理大爆炸核合成模型研究、新一代快堆和加速器驱动嬗变研究装置等核工程、新一代半导体抗辐照设计及中子治疗等领域都具有重要意义。针对中子核数据测量的重大需求，自2019年起，核探测与核电子学国家重点实验室高能物理研究所分部（散裂中子源科学中心）与科大分部开展合作，启动了“多用途时间投影室探测器（MTPC）”项目。该MTPC不仅能用于中子核数据测量，还具有裂变产物测量、中子共振照相、中子束斑测量等多种功能。散裂中子源科学中心樊瑞睿团队负责原型MTPC的物理设计、系统集成、束流实验方案设计和组织实施，以及数据获取软件开发、物理数据分析等；作者所在的中科大团队负责读出电子学系统的设计和研制，以及Micromegas核心探测器模块的研制。历时数年，双方合作研制了1519路原型系统，并在Back-n束线上稳定取数，目前已发表了多篇硬件研制和物理成果论文。下一步计划开展原...
正在建设中的硬X射线自由电子激光装置（SHINE）是国家重大科技基础设施，位于上海张江科学城，埋深29米，总长约3公里，包括1台电子能量8GeV的超导直线加速器，3条波荡器线，3条光学束线，1个100PW超强超短激光系统，以及首批10个实验站。装置提供的光子能量范围覆盖0.4-25...
中微子相干散射的反应截面比反β衰变大几十到几百倍，将是研究中微子性质与核物理的有效方法，对非标准中微子相互作用、中微子电磁性质、弱混合角的约束以及原子核结构的研究都具有重要意义。但由于相干散射过程中只有亚keV至几十keV量级的能量传递，这就对探测器的阈值和本底提出了巨大挑战。
为此我们设计了一个探测方案，在低温环境下采用CsI作为发光晶体，SiPM阵列作为光电读出器件，通过双端符合读出的方法对相干散射信号进行探测，在外部加以伽马、中子屏蔽层，可以实现对单光电子量级信号的探测。硅光电倍增管(SiPM)...
本文制作了大灵敏面积高性能的4H-SiC肖特基型探测器，并在中国散裂中子源白光中子束线中进行了核数据测量的应用。单个探测器灵敏面积达到1 cm2，同时探测器的α粒子最佳能量分辨率为0.79%。探测器在无偏置电压的条件下即可对α粒子产生响应，此时的电荷收集效率(CCE)为45%。在偏置电压达到-50 V及以上时，CCE达到100%。
使用多个4H-SiC探测器组成了探测器阵列，在back-n束线上进行了6Li (n, t) 4He零角度反应产物测量和17O (n, α)...
宇宙线缪子天然无风险且无处不在，其穿透力强的特点使其适合作为一种无损“探针”对大尺度物体和重核物质进行成像。近年来，国内外已经有多个团队针对大型古建筑、火山、核反应堆、混凝土结构等开展了成像装置研究。
从探测手段上来看，缪子成像采用的探测器既有传统的核乳胶室和漂移管探测器，也有后来发展起来的平行电阻板室（RPC或MRPC）、闪烁体探测器和微结构气体探测器。其中条形塑闪探测器具有较为适中的位置分辨和可接受的读出电子学通道数，适合用于开展缪子透射成像实验；微结构气体探测器能够达到百微米量级的位置分辨，可以满足透射成像和散射成像的读出需求，尤其是基于热熔胶压接工艺的Micromegas探测器，具有性能稳定、制作简单等优点，然而将其应用于缪子成像系统的挑战之一在于如何读出大量的探测器通道。
针对条形塑闪探测器和Micromegas探测器，本研究分别开展了响应的模块化前端电子学和可扩展后端...
上世纪六十年代，采用铅铋硅酸盐玻璃经过氢还原处理后的弯曲通道的通道电子倍增器（CEM）已经问世，其在电子、离子和短波紫外和软X-射线探测发挥出其独特的优势。经过几十年的发展，采用呐叭口结构作为输入端，而采用螺旋通道作为电子倍增器的CEM，在低能离子探测领域则具有广泛的应用前景。 ...
中子探测在核能利用、科学研究、无损检测、安全监测等领域的应用日益广泛，传统的中子探测材料3He气体面临全球资源短缺的挑战，因此含6Li的中子-伽马双模探测晶体是近年来无机闪烁晶体领域的重要研究方向。其中，Cs2LiYCl6:Ce (CLYC:Ce)和NaI:6Li,Tl (NTL)晶体是两种具有优异中子-伽马甄别性能的商业化双模探测闪烁晶体。相较于传统的光电倍增管（PMT），硅光电倍增管（SiPM）具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等优势。使用SiPM替代PMT实现探测器的小型化和新应用，是闪烁探测技术领域的一个重要发展趋势。本文基于SiPM阵列读出，采用波形分辨技术（PSD）和抽样算法，对2英寸CLYC:Ce晶体和3英寸NTL晶体的中子-伽马甄别性能进行了研究。结果表明，基于SiPM读出的CLYC:Ce和 NTL的探测器在1...
超级陶粲装置（Super Tau-Charm Facility，STCF）是我国的基于加速器的粒子物理大科学装置的重要选项之一。STCF的设计对撞亮度大于0.5×10^35 cm-2 s-1，对撞质心能量达到2-7GeV。STCF的运行将为陶粲物理和强子物理研究提供独特的平台，并且将延伸在该领域我国的国际地位。
电磁量能器（Electromagnetic Calorimeter，ECAL）是STCF的重要的子探测器之一，它的核心任务是对光子的精确测量。在面对复杂的本底环境时，STCF ECAL需要同时获得光子的精确的能量信息和时间信息来对本底进行有效抑制，因此相比于传统电磁量能器，STCF ECAL对时间分辨率提出了更高的要求。STCF ECAL选择具有响应速度快，抗辐照性能好等优点的纯碘化铯（pure...
CEPC探测器基准方案采用国际量能器合作组（CALICE）提出的基于粒子流算法（PFA）的技术路线, 这是面向未来高颗粒度量能器探测技术的重要发展方向。强子量能器样机(AHCAL)的灵敏单元颗粒度为4×4cm2塑料闪烁体，由硅光电倍增管进行读出，样机共有40层灵敏层（尺寸为72×72cm2），共计12960个探测单元。所以需要大批量的、一致性好的塑料闪烁体探测单元。注塑塑料闪烁体具有一致性好，光产额适当，容易大批量生产等特性，非常适合CEPC-AHCAL的应用。目前CEPC-AHCAL样机已经完成了在CERN的束流实验，结果符合预期。同时考虑到塑料闪烁体有容易氧化，光产额随时间快速降低的问题，对其进行了抗氧化研究。本工作主要介绍注塑塑料闪烁体的批量研制及其抗氧化研究。
未来高能正负电子对撞机，如环形正负电子对撞机（CEPC），其主要物理目标是精确测量Higgs和Z/W玻色子性质，这要求探测器需具备非常好的强子和喷注能量分辨率，达到30%/√(E(GeV))。基于粒子流算法（PFA）的高颗粒度量能器是实现这一物理目标的主要技术路线之一。为了显著提高玻色子质量分辨率（BMR），CEPC团队提出了一种新的“第四代探测器方案”，它可将BMR从CEPC概念设计报告（CEPC...
α、β测量在核辐射监测领域有着广泛的应用。在许多场景下，被测样品的α、 β 放射性水平都相对比较弱，因此降低测量仪器自身及现场环境的放射性本底事例的干扰，即实现低本底探测，是提高测量系统的灵敏度、实现有效的辐射监测的关键。
Micromegas 探测器作为一种微结构气体探测器， 具有高位置分辨、高计数率、高增益等优点，尤其由中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室研制的基于热压接工艺的 Micromegas 探测器，有着自主知识产权，制作过程无毒、无污染，结构简单、易于扩展和大规模制作，非常适合作为低本底 α、β 探测 TPC 的阳极探测器。因此，作者团队提出了基于热压接工艺的 Micromegas 探测器TPC的低本底 α、β 的探测方案，开展了原型 TPC 和相应的读出电子学的设计和研制，并搭建了一套原型 TPC...
中国散裂中子源(CSNS)是基于加速器的脉冲中子源，结合飞行时间方法，可以实现能量分辨中子成像。CSNS建设的能量分辨中子成像谱仪(ERNI)正在调试中，该设备调试完成后可以同时对样品进行布拉格边成像、中子透射成像和中子衍射成像。将先进的中子成像技术与中子衍射技术相结合，可以从样品的中子透射谱、中子成像和衍射数据中获得微观结构、晶体结构和残余应力等信息。在样品进行布拉格边缘成像时，需要波长分辨率达到1‰量级。由此ERNI需要一个空间分辨率小于100μm的中子成像探测器，同时需要一个微秒级的时间分辨率。
为了满足这些要求，研制了用于能量分辨中子成像的探测器。该探测器由暗室、闪烁屏、反射镜、光学镜头、像增强器，移动平台和时间戳光学相机组成。研究了该探测器不同视野条件下的信号特征和空间分辨率。采用了时空符合的方法重建中子事件，并利用重心法提高事件重建后的空间分辨率。对ZnS和GOS两种闪...
国内正在规划的新一代正负电子对撞机超级陶粲装置（STCF）是新一代高亮度大型物理实验装置，其对撞亮度是BEPC的100倍,使得实验数据规模变大，数据来源和格式变得更加复杂，同时本底也变得更加复杂。因此需要提出更合理的处理系统架构，实现对大型物理实验事例筛选的精确度的提高，更好地筛选本底，适应STCF对事例的触发判选的需求。具体研究内容包括：
首先，设计一套新式触发电子学架构。放弃传统触发方案中仅将简化数据发送给触发系统，而是将完整的数据从前端电子学传输至子探测器的触发系统模块，相当于将子触发模块与数据获取系统的数据汇总功能合二为一，使得触发系统的数据流和数据获取系统的数据流高度融合。
其次，设计相关硬件模块。各模块尽量采用统一的硬件电路设计，系统的数据传输接口尽量以高速光纤链路为主，基于现场可编程门阵列（FPGA）实现核心触发逻辑，如此可以通过改变模块的数量实现系统的重构、规模扩...
本文介绍了在EAST托克马克上使用CZT探测器搭建了一套二维硬X射线强度成像能谱实时电子诊断系统，用于测量20keV-2MeV能量范围内快电子时空分布演化。该系统主要由二维阵列CZT探测器，观测窗口，屏蔽体，前端电子学和采集系统组成。二维阵列探测器安装在EAST的水平D窗口上，观测范围覆盖等离子体全空间。该系统的时间和空间分辨率可2-16ms和7cm。该数据处理采用基于FPGA的能谱识别算法实现。试验前使用放射源Eu152，Cs137以及Am251进行能谱标定。在2023的EAST试验中，使用该系统成功测量到低密度下加入低杂波产生的快电子行为并给出清晰的三维空间分布。该系统的设计很好的支持了射频波注入下，快电子加热行为的研究。最后对试验结果进行了讨论并提出未来托卡马克装置核测量电子学发展的看法。
COMET实验是利用日本大型质子加速器设施（J-PARC）来寻找带电轻子味破坏的新实验。其目标为在$10^{-17}$以上的精度上寻找$\mu N \rightarrow...
CdZnTe（CZT）是一种非常有潜力的室温半导体探测器材料，广泛应用于无损检测、医学成像、空间天文观测、国土安全等领域。CZT具有高原子系数、高电阻率、高电子传输特性等特点，使用小体积CZT探测器即可进行高能光子的探测，但由于CZT的空穴迁移率较低，会降低平板探测器的能谱性能。采用虚拟弗里希栅结构（VFG）的CZT探测器可以克服空穴收集的问题，通过在阳极周围增加屏蔽电极改变探测器内部的权重电势分布，使得权重电势在阴极和栅极之间约为0，从栅极至阳极之间线性增长至1，从而减小了空穴运动对阳极输出信号的影响。本文通过COMSOL...
基于3He气体的正比计数器具有较高的探测效率和稳定的工作性能，常用于中子通量的测量。而低气压正比计数器的响应速度快，灵敏度低，可工作于高通量的中子环境中，特别适合用于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)高通量、宽能谱的白光中子束线(Back-n)上。通过蒙卡模拟研究了不同工作气压下基于He气的正比计数器的基本性能，包括探测器的幅度响应、时间响应。实验结果验证了低气压正比计数管应用于白光中子束线上测量中子与3He反应截面的可行性，为今后在白光中子束线上配置3He相关探测器与开展3He截面的测量工作提供参考依据。
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目前国际上地面的宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background，CMB）观测实验普遍采用大阵列的超导转变边沿探测器（Transition Edge Sensor, TES）来实现高灵敏的信号探测。这对室温电子学读出系统提出了低噪声、高速数据流处理、实时计算以及高稳定性的要求。针对以上要求，我们基于Xilinx ZCU111实现了4GSPS的波形采样、100G 以太网传输和GPU实时数据处理，同时基于分立元器件设计并实现了一套包含6.4GSPS模数转换和12GSPS数模转换的电子学系统。未来将基于这两套原型机，实现对大于10000通道TES探测器的读出。
基于CMOS（互补金属氧化物半导体）的硅像素探测器近年来在高能对撞物理实验中发展迅速，成为顶点探测和径迹探测的主要技术方案。在对BESIII漂移室内室的升级研究工作中，一种新的方案是采用芯片拼接技术方案，研制晶圆尺度的CMOS像素传感器，并进行打磨减薄到可卷曲的厚度（~50 $\mu$m），从而开展圆筒形自支撑结构的硅径迹探测器原型机的研究。该方案不仅具有传统...
未来环形正负电子对撞机（CEPC）是由我国科学家提出的大型粒子物理实验装置，旨在精确测量希格斯(Higgs)粒子、电弱物理、味物理，并寻找超出粒子物理标准模型的新物理。CEPC探测器团队提出了一种高颗粒度晶体量能器方案，这是一种全吸收型晶体量能器，计划使用交错排列的晶体长条作为灵敏材料，晶体双端采用硅光电倍增管（SiPM）读出，具有较高的能量分辨率和簇射分辨能力。在CEPC的束流环境中，量能器的每个读出通道可能会有高达5万个光电子，这要求SiPM在如此高的输入光强下不能出现明显的饱和现象，我们需要选择具有大动态范围的SiPM。然而，大动态范围SiPM的响应刻度是困难的，因为我们难以找到符合同样线性响应要求的刻度探测器。
为此，...
MeVCube需要同时具备高能量分辨率和高康普顿重构效率。低噪声双面硅条探测器(DSSD)技术是主要的技术路线之一。双面硅条探测器具有高集成度，高能量分辨的特点。因此，需要研制一套可以在空间项目中使用的具有高集成度且低功耗的双面硅条探测器读出电子系统。
该系统分为三个模块：探测器模块集成了一个定制的67mm×67mm，厚度500um，条间距500um共2×128路的双面硅微条探测器。两个前端电子学模块的核心器件是Idea公司的VATA460.3 ASIC芯片，利用COB（chip on board）工艺安装到前端电子学板上，该模块完成全部双面硅条探测器通道的电荷信号的放大、成形、触发和数字化。数字化信号传输到后端电子学模块，该模块的核心器件是信号处理板（signal processing...
Top-Transient Current Technology（TCT）作为常见的估计探测器收集电荷的测试手段，在探测器领域广泛应用。碳化硅探测器因为其较宽的能带间隙，被视为有可能将来用于极端辐照环境中的探测器候选，同时因为其对温度的不敏感性，可以在常温下进行探测，引起了国内外广泛兴趣。本研究对于辐照前后的碳化硅探测器样品进行了top-TCT测试，通过分析探测器的电荷收集情况，进而估计辐照前后探测器内载流子迁移的平均俘获时间。我们研究了高达7.8×1014neq/cm2等效中子辐照剂量下探测器的电学特性。同时，通过我们继续开发快速仿真软件RAdiation...
摘要：高能宇宙辐射探测设施（High Energy Radiation Detection facility，HERD）是中国空间站未来重要的探测试验设施，以高灵敏度探测器检测高能伽马射线，间接搜寻暗物质。硅电荷探测器(Silicon Charge...
暗物质探测、中微子搜寻等前沿物理实验对读出电子学提出了新的要求。随着半导体技术的发展，使得对所有通道进行“无触发”读出成为了可能。本文提出了一种新的读出电子学架构，包括波形数字化系统、触发及时钟分发系统和PCIe数据处理存储系统。16块波形数字化系统板卡、1块触发及时钟分发板卡和一块25 Gbps高速背板位于同一机箱内。波形数字化系统板卡基于Xilinx Kintex Ultrascale KU060，触发及时钟分发板卡基于Xilinx Vertex Ultrascale+...
国内高能物理学界提出建设质心系能量约为240GeV的高亮度环形正负电子对撞机（Circular Election Positron Collider,...
未来高能物理实验，如环形正负电子对撞机(CEPC)的核心任务是精确测量Higgs粒子的各项性质，需要实现重味夸克和$\tau$轻子的高效率鉴别，因此要求其顶点探测器必须具有高精度的顶点分辨能力和对带电粒子动量的精确测量能力。CEPC baseline设计中，其顶点探测器最内层空间分辨率好于3$\mu$m，每层探测器物质量小于0.15$\%X_0$。
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康普顿相机通常由两层探测器组成，称作散射层和吸收层，通过其中散射及吸收探测器所测量的能量和位置信息，所得的康普顿反投影圆锥相互叠加，获得放射源在空间中的真实位置。康普顿相机已经用于多个领域，如多核素成像，重离子及质子治疗中的剂量监测等。
本工作采用尺寸为0.35×0.35×2 mm3的钆铝镓石榴石（GAGG）晶体阵列和硅光电倍增管（SiPM）组成超高空间分辨率散射探测器；采用尺寸为1×1×20...
编码孔成像作为一种对伽马源的成像技术，以其宽能量范围和高角分辨率等优点，在环境辐射监测、核设施运行监测和核安全等诸多辐射监测相关领域具有广泛应用。
随着编码孔伽马相机的发展，对于其成像性能的研究也日渐成熟，但主要集中在单点源的成像性能研究。由于难以获得具有特定活度分布的复杂辐射源，目前缺乏对相机对复杂辐射源的成像性能实验研究，还主要集中在模拟研究和现场成像试验上。
针对上述问题，本文集成了11阶MURA编码孔准直器、22阶CsI(Na)晶体阵列、SiPM以及信号读出电路，设计研制了一款编码孔伽马相机用于开展复杂辐射源成像性能研究。同时，本文实现了一种复杂辐射源的构建方法：开发软件控制二维数控运动平台，带动放射源在相机视野平面内进行自定义运动，结合累积投影数据成像构建出明确大小、形状和活度分布的复杂辐射源。使用自研相机和241Am放射源进行了竖直线源、水平线源、十字架形源和三角形源...
根据核电子学与核探测领域空间隔离的特点，采用信息化技术搭建云电源平台，以实现在核电子学实验过程中多通道程控电源的统一调度、精准控制，通过对数据的合理采集，准确掌握各设备、各通道的运行状况，有效提高效率及安全运行。程控电源柜是一个可独立接入互联网和局域网的智能设备，可以通过云平台进行多终端方式控制，包括PC、手机、平板等。云电源管控平台采用云端一体化平台架构，将各程控电源柜实时运行系统参数及状态传送至云数据平台，实现对分布在不同地域的程控电源柜的云端化管理。云电源系统采用无线（或有线）的组网方式，组网后通过现场总线，物流卡（网线），光纤通讯传至后台。用户通过WEB访问，数据平台可以同时导入电力安全运行管理，可对设备运行异常及时预警，结合用户驻站值班人员及区域线下服务人员提供现场服务或技术支持。实现核设施、核探测领域电源机房的无人值守或者少人值守，实现能够对运营情况的实时监控、运营数据的...
氧化镓（Ga2O3）材料作为新型宽禁带半导体材料，耐辐照性能好，具有高达4.9eV的禁带宽度,高的击穿场强，好的稳定性，尤其是在高温高压的辐照环境中能展现出大的优势，同时其禁带宽度大于日照波段，是制备全天候就地辐射探测器的理想材料。目前基于Ga2O3...
福岛核事故影响深远，核反应堆的运行状态监测问题引起了全球的关注。但是传统的射线成像技术很难穿透核反应堆厚重的混凝土外壳，无法对反应堆内部结构和运行状态进行监测。宇宙线缪子具有能谱分布宽、角度分布连续，穿透性强等特点。既具备对高密度封装材料的穿透能力，又不会对周围环境和工作人员带来额外的辐射剂量。缪子主要与待测物体发生电离和库伦散射相互作用，混凝土或者其他阻挡物也会对缪子的角度和能量造成改变，干扰缪子散射成像的质量和速度。
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宇宙线缪子由于穿透能力强、无辐射危害以及对高Z物质敏感，因此可以用于对物体进行成像以及无损监测。
通过Geant4模拟，分析了用塑料闪烁光纤搭建的宇宙线缪子成像探测器系统的位置分辨可达到亚毫米量级。搭建的宇宙线缪子探测器系统由四个超层组成，每个超层由一个测量x方向位置和一个测量y方向位置的探测器平面组成。探测器单元为3 mm×3 mm×25...
伽马射线作为一种高能量的电磁辐射，是开展高能天体物理研究的重要手段，尤其是MeV能段，包含了丰富的天体物理信息，然而目前国际上在MeV能段的观测存在很大的缺口。编码孔径康普顿综合伽马射线探针(Synthetical Coded-mask aperture and cOmpton telescoPE,SCOPE) 是一台针对0.1~10 MeV伽马射线探测的天文望远镜，该卫星计划采用碲锌镉(CZT)虚拟弗里希栅(VFG)探测器阵列对伽马射线源进行康普顿散射成像和能谱测量。
VFG...
为满足当前对于γ射线成像的要求，康普顿成像利用γ射线与物质相互作用的机制，可在无准直器或者编码板的情况下实现对放射性物质的成像。本文提出了一种采用长条状闪烁体利用双端读出的信号进行位置和能量检测的方案，最终利用长条探测器构建两层探测器阵列，第一层阵列作为康普顿成像的散射层，第二层作为吸收层。
双端读出闪烁体已广泛运用于辐射成像和高能物理实验中，在长条闪烁体两端耦合有光学读出器件，当闪烁体长宽比很大时候（长宽比值>20），闪烁体轴向作用深度（DOI，depth of...
近年来，组织等效比例计数器(TEPC)在放射治疗、空间辐射测量、核应急监测中具有了更为广泛的应用，因为它可以提供关于不同类型辐射的能量沉积的定量和定性信息。本研究基于核应急中的探测需求对两种不同结构的TEPC进行了性能对比，并讨论了它们的电场均匀性和角度依赖性。在实验室中搭建了一个带有密闭腔室的平面级联GEM TEPC，并对探测器中的常见材料进行了放气特性的测试。实验结果表明，在所有测试材料中，聚醚醚酮（PEEK）的放气率最低，被选为TEPC探测器的主要组装材料。采用Am-241作为探测器的内置放射源进行校准，并研究了探测器的增益特性。在54.72 kPa的气体压力下测试了长期运行的稳定性，7天（168小时）的增益一致性优于97.8%，4天（96小时）的相对增益变化小于1%。
高能宇宙辐射探测设施（HERD）是计划于2027年安装在我国空间站的空间天文和粒子天体物理实验，预计连续运行十年以上。HERD主要科学目标包括：（1）宇宙线电子能谱精细测量及高灵敏度暗物质信号搜寻；（2）宇宙线起源、加速和传播机制；（3）高能伽马射线全天巡天和监视。HERD采用三维位置分辨、五面灵敏量能器等创新设计，其核心科学能力将长时间保持大幅度国际领先，将成为中国空间站标志性的旗舰级重大科学实验和具有重大影响的大型国际合作项目。
闪烁晶体作为辐射探测器的关键核心材料，在深空探测、核医学成像、国土安全、高能物理等领域有广泛应用。随着对探测器效率、成像质量、核素识别能力的要求不断提升，闪烁晶体正沿高能量分辨、高时间分辨、多粒子甄别的方向发展。针对以上发展方向，本报告综述了闪烁晶体领域的研究现状、挑战与机遇。重点介绍快衰减、高能量分辨、多模探测闪烁晶体的最新研究进展，特别是我所在相关方向的研究成果。以及针对本领域未来发展面临的核心挑战，重点介绍闪烁晶体材料的新发展机遇——基于低维钙钛矿结构的强限域激子发光晶体。这类晶体材料拥有高稳定性（不潮解）、高光产额（＞80,000 photons/MeV）、高伽马能量分辨（＜3.5%@662keV）等优点，还可实现多种射线/粒子（X、α、β、γ射线和中子）的高效探测和甄别。
微结构气体探测器（MPGD）具有高计数率能力、高能量和时空分辨、抗辐照、低离子和光子反馈、能大面积制作等优点，代表了当前气体探测器发展的前沿方向。核与粒子物理大科学实验中粒子探测装置的建造与升级，如ATLAS内端盖缪子谱仪升级、CMS前向缪子谱仪升级、ALICE时间投影室升级，与新一代对撞机实验的探测器预研等，推动着MPGD的技术不断发展，并突破性能指标极限。随着MPGD技术的发展和成熟，其应用场景也已超出了核与粒子物理实验，扩展到核安全监测、放射医疗成像、工业CT检测等更广阔的领域。本报告将介绍MPGD的研究历史、发展与应用现状，探讨其在国计民生中的应用潜力和前景。
随着2021年11月全球首台FDA认证的光子计数CT(NAEOTOM Alpha)发布以来，光子计数CT的发展与应用进入加速期。光子计数CT的核心在于探测器，也是挑战。本报告将从光子计数CT对探测器的需求出发，介绍目前探测器技术的发展情况。
放射治疗采用X光、电子、质子、重离子等放射性物质定向照射和杀死肿瘤，是治疗癌症的重要手段。超过一半的癌症患者都要接受放疗。报告人的主要研究领域是图像引导的放射治疗。医学影像，比如计算机断层成像（CT）、磁共振成像（MRI）、光学成像（Optical Imaging）、超声成像（US）等，在肿瘤放疗中发挥着至关重要的作用。报告将介绍如何通过多种相互补充的医学影像模态，更准确的定位肿瘤，从而实现毫米级的精准施照。并且介绍自主研制的多模态图像引导的精准放射治疗科研平台。
大语言模型展现出令人印象深刻的通用性，是学术界和产业界的研究热点。这个报告首先从模型、数据、训练和微调等角度分析大语言模型及其特点，然后针对大语言模型在处理语音、图像、信号等多模态信息方面能力的不足，简要介绍多模态大模型的一些研究工作。
互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器（CMOS image sensor，CIS）是具有低成本、低功耗、高集程度、控制电路简单、信号可随机读取、兼容大规模集成电路制造工艺等优良性能的可见光固态图像传感器，目前已广泛应用于航空航天、核工业、粒子探测、安监安防、消费电子等诸多领域。然而，当CIS在空间辐射环境、核辐射环境、加速器及粒子探测辐射环境下工作时，其性能会遭受辐照损伤的影响，导致CIS性能退化，甚至出现功能失效，进而影响以CIS为核心元器件的探测、成像系统的可靠性。CIS的辐照损伤效应主要包括电离总剂量效应、位移效应、单粒子效应。本文分别从辐照效应试验技术、测试技术、仿真模拟、损伤机理等方面综述了CIS辐照损伤效应的研究进展，总结了当前CIS辐照损伤效应研究亟待解决的关键技术问题。重点介绍了CIS中子（西安脉冲反应堆、中国散裂中子源）、质子（西安200...
宇宙射线缪子成像是目前核成像检测领域的研究热点之一，而基于新型的硅光电倍增器(SiPM)耦合光纤技术具有适用性强等特点。本文以1×1×60cm的塑料闪烁体条和SenSL公司的SiPM为主要实验元件，进行了初步验证实验。自主研发了一款SiPM信号放大电路及其偏压供电电路。使用了Micro-Cap...
X射线偏振是研究天体物理的重要工具，当前主流的方法是通过硅像素传感器收集X射线光子与气体分子相互作用产生的光电子径迹测量X射线偏振。新一代硅像素芯片Topmetal-L是一款专用于大面积低能X射线偏振探测的像素传感器芯片，Topmetal-L相较于上代像素芯片具有功耗低、读出效率高(可以扫描指定区域)的特点，但也存在控制IO（Input...
以粒子对撞机等大型科学装置为代表的高能物理实验是当今物理学的一个重要研究课题。硅像素芯片是目前位置灵敏型探测器的研究热点，其优势在于极低的噪声和超高的位置分辨率。Topmetal -M2是2021年采用GSMC 130nm CMOS工艺制造的大面积像素传感器芯片。Topmetal-M2的像素阵列包含400(行)× 512(列)像素，像素尺寸为45µm×45µm，分为16个子阵列，每个子阵列400 ×...
利用60Coγ射线源，针对对多款不同工艺的国产星用双极晶体管，在高低剂量率辐照条件下进行了1Mrad(Si)电离总剂量辐照试验研究。实验结果研究表明，随着累积电离总剂量增加到比较高的水平，剂量率效应导致退化并未饱和，反而引入了新的问题。在100 krad(Si)较低总剂量辐照下存在ELDRS效应的晶体管，有可能在高总剂量辐照水平下表现为无ELDRS效应；工艺条件对高总剂量下剂量率效应的影响有很大区别，发射区尺寸越大，掺杂浓度越高且氧化层越厚的晶体管的损伤越大。且在100...
硅漂移探测器（SDD）由于采用侧向耗尽技术，电子收集极（阳极）的电容相较于Si-PIN探测器更小且不会随探测器面积的变化而变化，具有更好的噪声性能表现。因此在对噪声较为敏感的软X射线探测领域，使用SDD作为探测器是一种主流。在目前大量使用的商业SDD探测器系统中，大部分通过数字算法来实现对SDD信号的滤波成型、堆积判弃、基线恢复、峰值提取和死时间校正等工作。但目前这类商业探测器在真空系统中由于没有适配的噪声处理方案因此无法在复杂多干扰的真空系统中达到最优噪声性能。这使得探测器系统在复杂真空系统中难以测得硼甚至锂元素的特征荧光线，而在这一能区也是X射线聚焦镜有效面积较大的区域，因此具备对硼元素特征荧光线附近的低能X射线的探测能力对X射线聚焦镜标定具有一定的意义。为此计划研制硅漂移探测器数字处理系统，针对复杂真空系统环境设计屏蔽和滤波方案，降低环境中的电磁干扰对系统的影响。本数字处理系统...
