第二十一届全国核电子学与核探测技术学术年会

9 Aug 2023, 08:00 → 11 Aug 2023, 19:10 Asia/Shanghai

恩施华龙城大酒店 (湖北)

魏龙 (中国科学院高能物理研究所)

      为了更好地发挥核电子学与核探测技术分会“学术交流渠道”的作用，推动核电子学与核探测技术学科的发展创新，搭建高水平、高层次的学术交流平台，核电子学与核探测技术分会将于2023年8月在湖北恩施召开第二十一届全国核电子学与核探测技术学术年会，欢迎广大科技工作者积极踊跃参会。现将会议有关事宜通知如下：

一、会议代号：NED’2023

二、会议时间及地点：

会议报到：2023年8月8日

会议时间：2023年8月9日-8月11日

会议地点：湖北恩施华龙城大酒店（恩施土家族苗族自治州恩施市施州大道469号）

三、会议组织机构：

指导单位：中国核学会

主办单位：中国核学会核电子学与核探测技术分会

承办单位：中国科学院高能物理研究所

                 武汉大学

                 IEEE NPSS Beijing Chapter

                 核探测与核电子学国家重点实验室

参展企业：杭州宇称电子技术有限公司

                 北京华恒鑫达科技发展有限公司

                 美卡诺元器件（上海）有限公司

                 济南中科核技术研究院

                 北京中检维康电子技术有限公司

                 中核控制系统工程有限公司

                 北京松鼎科技有限公司

                 南京盈思倍电子科技有限公司

组委会：

主  席：魏    龙 研究员（中国科学院高能物理研究所）

成  员：黑东炜 研究员（西北核技术研究所）

            刘树彬 教授（中国科学技术大学）

            刘以农 教授（清华大学）

            孙志宇 研究员（中国科学院近代物理研究所）

            张建华 研究员（中国工程物理研究院核物理与化学研究所）

            朱科军 研究员（中国科学院高能物理研究所）

            曾    鸣 教授（清华大学）

            齐法制 研究员（中国科学院高能物理研究所）

            陈玛丽 高工（中国科学院高能物理研究所）

四、会议日程

8月8日，会议报到（10:00-17:00），华龙城大酒店客房B栋大厅；

8月9日，全体会议，大会开幕式及大会邀请报告，华龙城好风光三楼多功能厅；

              晚间，核电子学与核探测技术分会第十届理事会会议，华龙城好风光四楼会议室02；

8月10日，第一分会场，华龙城好风光四楼会议室01

                第二分会场，华龙城好风光三楼多功能厅02

                第三分会场，华龙城好风光四楼VIP02

                晚间，《核电子学与探测技术》编委会会议，华龙城好风光四楼会议室02

8月11日，第一分会场，华龙城好风光四楼会议室01

                第二分会场，华龙城好风光三楼多功能厅02

                第三分会场，华龙城好风光四楼VIP02

                全体会议，大会邀请报告及闭幕式，华龙城好风光三楼多功能厅；

五、会议有关的联络方式

• 陈玛丽（高能所，电话：010-88236046，13521783366；Email：chenml@ihep.ac.cn）
• 周    详（武汉大学，电话：18717198587；Email：xiangzhou@whu.edu.cn）
• 葛    仙（财务，电话：010-88235902，15611938218；Email：gex@ihep.ac.cn）

 

中国核学会

2023年5月26日

 

NED2023会议通知（简化版）.pdf

NED2023论文摘要格式要求.docx

关于召开第二十一届全国核电子学与核探测技术学术年会的通知.pdf

Wednesday, 9 August

08:30 → 08:45 大会开幕式

Convener: 龙 魏 (中国科学院高能物理研究所)

08:45 → 10:15 大会报告（Plenary1）

Convener: 龙 魏 (中国科学院高能物理研究所)

08:45 中国散裂中子源及中子谱仪

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。

Speaker: Prof. 和生 陈 (中国科学院高能物理研究所)

09:30 低能区同步辐射-合肥光源及合肥先进光源

报告题目：低能区同步辐射-合肥光源及合肥先进光源
报告摘要：同步辐射、自由电子激光等基于电子加速器的先进光源是现代科技诸多领域取得突破的助推器，是体现强大国际竞争力的国家科技基础设施，在其建设过程中也持续带动了相关领域的技术革新。经过近40年的发展，我国（大陆地区）已在北京、上海、合肥等地建成了三台同步辐射和三台自由电子激光装置，初步形成了全能区覆盖的光源体系。目前，还有北方高能光源（HEPS），上海高重频硬X射线自由电子激光（SHINE），合肥先进光源（HALF）等三台在建装置，以及武汉、重庆、深圳等规划预研装置。近年来，新兴的第四代衍射极限储存环技术更是把同步辐射光源对各学科研究的支撑能力提升到一个前所未有的高度，已成为世界范围内光源建设的主流。通过减小储存环中电子束的发射度，衍射极限同步辐射的亮度和相干性比第三代光源提升了两至三个数量级；可以在空间、时间、能量等维度形成具有更高精度和灵敏度的新实验方法；其研究范围将从过去主要针对“有限的晶态、均匀体系或长程有序结构在平衡态或理想条件下的静态构成”，扩展到研究“海量的复杂的非晶态和非均匀体系在非平衡态或真实反应条件下的动态变化过程”。规划建设中的合肥先进光源就是这样一台低能量区的四代光源，其设计的储存环电子能量为2.2 GeV，束流自然发射度约为85 pm・rad，流强350 mA，在光子优化能区可获得1021 phs/mm2/mrad2/0.1%BW/s的亮度和约30%的相干性，可提供约35条高品质光束线（首批10条）。本报告将重点介绍低能区的合肥光源及合肥先进光源运行情况和建设计划。

Speaker: 啸嵩 刘 (中国科学技术大学)

10:15 → 10:45 茶歇

10:45 → 12:00 大会报告（Plenary2）

Convener: 志宇 孙 (中国科学院近代物理研究所)

10:45 全人体PET/CT促进放射性药物临床转化

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。

Speaker: 志 杨 (北京大学肿瘤医院)

11:30 高能水下中微子望远镜（HUNT）

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。

Speaker: 臻 曹 (中国科学院高能物理研究所)

12:00 → 13:00 午餐

13:30 → 15:30 大会报告（Plenary3）

Convener: 树彬 刘 (中国科学技术大学)

13:30 AI4Science时代高能物理数据存储技术的发展与挑战

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。

Speaker: 耀东 程 (中国科学院高能物理研究所)

Ned2023-chengyaodong.pptx

14:00 脉冲射线束成像技术现状与挑战

脉冲射线束成像是研究惯性约束聚变等核反应装置性能的核心测量技术之一，测量对象为MeV中子、伽马射线束，时间尺度从ns到μs，空间尺度从亚mm到10cm。报告介绍了研究团队近年来在发展脉冲射线束成像技术、研制成像系统所取得的主要进展，包括：(1) 设计了非对顶双截锥大视场厚针孔和高探测效率环形编码孔；(2) 基于物理改性技术发展了快时间响应大面积图像转换屏，理论分析和实验研究了MeV中子、伽马射线束图像转换屏的基本性能；(3) 系统研究了快响应像增强器的时间选通特性和空间分辨率特性，设计了一种亚ns时间响应可见光像增强器；(4) 基于一种特殊的全局快门驱动时序设计，研发了百ns爆光双帧CMOS相机，拓展了单套成像系统动态范围。报告还对脉冲射线束成像领域中的超快时间分辨、超高空间分辨、高维成像等技术挑战进行了讨论。

Speaker: 亮 盛 (西北核技术研究所)

14:30 国家安全视角下的核安全探讨

在国家安全学科建设大背景下，国家安全学中的核安全是学科交叉的新生事物，国家安全下核安全的定义和范畴需要重新探讨。

Speaker: 漫春 梁 (清华大学)

15:00 超痕量核素的加速器质谱分析技术及其应用

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。

Speaker: 明 何 (中国原子能科学研究院)

15:30 → 16:00 茶歇

16:00 → 18:00 大会报告（Plenary4）

Convener: 法制 齐 (中国科学院高能物理研究所)

16:00 核技术在空间探测中的应用

介绍国内外高能空间天文和空间环境监测等领域中核电子学和核探测技术的应用情况和发展趋势。

Speaker: 玉朋 徐 (中国科学院高能物理研究所)

16:30 核技术中的高端装备与技术

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。

Speaker: 鹏 丛 (清华大学)

核技术中的高端装备与技术20230809.pdf

17:00 高纯锗探测器最新进展以及读出电子学研究

高纯锗探测器是目前已知能量分辨率最佳的半导体探测器，被广泛应用于核电、环保、国土安全等领域；同时高纯锗晶体还有着极高纯度的特点（纯度可达13个9），使得高纯锗探测器在要求极低本底的基础物理探测实验，如暗物质探测实验中也有着较大范围的应用。
由于高纯锗探测器的高能量分辨率、低能量阈值的特点，因此其对用于探测器信号读出的前端电子学的噪声指标有着非常严格的要求。本文将介绍应用于γ谱仪中P型同轴高纯锗探测器读出的JFET前端电子学方案以及应用于暗物质实验中的P型点电极高纯锗探测器读出的ASIC 电子学方案，分析这两类方案实现低噪声的技术手段，实际达到的噪声水平，并给出这两种电子学读出方案连接高纯锗探测器后的测试情况。本文还将就各类高纯锗探测器中应用到的一些电子学技术做出介绍。

Speaker: 力 何 (清华大学)

高纯锗探测器最新进展以及读出电子学研究.pptx

17:30 低温高密核物质测量谱仪（CEE）研制进展介绍

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。

Speaker: 玉洪 余 (中国科学院近代物理研究所)

低温高密核物质测量谱仪(CEE)研制进展 -2023-恩施-余玉洪.pdf

18:00 → 19:00 晚餐

19:00 → 20:15 核电子学与核探测技术分会第十届理事会会议

Convener: 龙 魏 (中国核学会核电子学与核探测技术分会理事长)

19:00 核电子学与核探测技术分会第十届理事会工作报告

Speaker: 龙 魏 (中国科学院高能物理研究所研究员，中国核学会核电子学与核探测技术分会理事长)

19:20 宣读中国核学会专业分会考核评估办法

Speaker: 科军 朱 (中国核学会核电子学与核探测技术分会副理事长、秘书长)

19:35 中国科学院大学入会申请

Speaker: 倩 刘 (中国科学院大学)

19:45 十届理事会工作讨论

Thursday, 10 August

08:30 → 10:06 第一分会场（RAS1）

Convener: 聪展 刘 (中国科学院高能物理研究所)

08:30 高灵敏液氙探测器PandaX-4T

本文介绍了PandaX-4T液氙探测器的情况，该探测器为圆柱形两相氙时间投影室（TPC），有24根长1185 mm的高反射板PTFE围成，从下到上配有屏蔽网，阴极网，闸门网和阳极网，间隔为100 mm，1185 mm和10 mm，液氙面基本位于闸门网和阳极网的中间，液面高低可通过溢流器来微调。屏蔽网和阳极网接地，阴极网和闸门网分别接负高压电（-5 KV和-16 KV），形成稳定的电场。距离阳极网46 mm的平面上安装有169个3英尺光电倍增管R11410-23，而在屏蔽网的下方6 mm平面上安装有199个3英尺光电倍增管R11410-23，并在场笼外上下安装了2圈1英尺光电倍增管R8520，共计105个，作为反符合光电倍增管来压制本底。探测器里的闪烁光S1和延迟电致发光S2（正比于电离电子进入气氙的数量），将被这些光电倍增管收集测量。为了抑制周围本底信号，探测器室放置在直径10 m深13 m的高纯水罐子中心位置。另外，为了维持液氙的低温和高纯度，配备了580W@178K的制冷塔和双路在线氙纯化系统（总流流速110 slpm）。总之，整个探测器液氙用量约5.6吨，灵敏区域为3.7吨，探测器的试运行结果表明，对核反冲能的高效测量范围为5~100KeV，事例的位置分辨率为3 mm，对于暗物质40 GeV/c2的排除截面测量到了3.8E-47 cm^2。

Speaker: 力 赵 (上海交通大学)

交大物天学院-液氙探测器20230810.zip

08:42 SoLID实验Shashlyk电磁量能器设计与性能测试

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 Device）实验是美国杰弗逊国家实验室（JLab）的12GeV电子束流打靶实验，是一个多物理目标、大接收度磁谱仪，该谱仪将采用Shashlyk型电磁量能器。SoLID根据其物理目标的需求，对Shashlyk电磁量能器的几何结构和性能提出了指标要求。为了研究探测器材料、加工工艺对量能器的性能的影响，山东大学根据SoLID实验要求，已经研制了多个Shashlyk电磁量能器原型。
本报告将首先介绍Shashlyk量能器的机械加工工艺，然后介绍探测器材料对性能的影响，重点研究闪烁体反光层的选择、光纤端面反光加工工艺对探测器光产额的影响，同时也研究量能器模块侧面的反光处理方案，给出我们对相应工艺的最佳推荐方案。本报告也将介绍我们搭建的一个基于波形采样器的宇宙线性能测试系统，并利用宇宙线缪子测量了量能器的光产额，所有量能器模块宇宙线测量结果，包括单缪光产额及其分布、时间响应精度都将展示。

Speaker: 浩 孙 (山东大学)

SoLID ECal.pptx

08:54 GECAM卫星闪烁晶体的能量响应非线性研究

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 Monitor，简称GTM，作为GECAM的第四个成员，计划于2024年初发射。为了设计出满足GTM任务需求的伽马射线探测器，本工作利用硬X射线束、放射源和广角康普顿符合技术对LaBr3(Ce)、LaBr3(Ce,Sr)和NaI(Tl)三种晶体的能量响应进行了测试。从实验结果来看，这三种晶体的非线性曲线形状呈现出不同的斜率，表明它们在低能端存在不同程度的非线性响应。无论是对康普顿电子还是X射线，LaBr3(Ce,Sr)晶体都表现出比LaBr3(Ce)晶体更好的线性，NaI(Tl)晶体的结果则与前面两种晶体明显不同，它在低能端会出现相对光产额“过剩”现象。在未来我们希望实现一些对宇宙中荷电粒子的研究，本工作将提供重要的参考价值。

Speaker: 佩宜 封 (中国科学院高能物理研究所)

GECAM卫星闪烁晶体的能量响应非线性研究_封佩宜.pptx

09:06 LHCb 实验升级二期混合型电磁量能器探测器和电子学模拟研究

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}\ {cm}^{-2}s^{-1}的瞬时亮度，以及总计约300{fb}^{-1}的积分亮度。此次升级旨在充分挖掘高亮度LHC所提供的味物理潜能，并以前所未有的精度来探索各种可以观测的物理。由于电磁量能器（ECAL）在运行一期和运行二期实验中的出色性能表现，取得了大量关于中性粒子和电子的高影响力的研究成果。但是现有的ECAL很难在升级II的亮度的情况下仍然保持相同性能，选取适当的技术手段对ECAL进行升级势在必行。本项目提出一种新颖的混合了硅层与闪烁体的混合型电磁量能器，并且建立运行其相应的几何结构、探测单元和电子学的模拟。然后通过单粒子和各种典型的物理衰变道，展现了该新型混合型量能器相比较于作为基准的全闪烁体型量能器，具有较大的优势，为未来硬件的选取和实现提供重要参考信息

Speaker: 纪科 王 (武汉大学)

NED.2023.V2.pdf

NED.2023.V2.pptx

09:18 AMS升级硅探测器研制进展

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
测试得到了五种粒子的单粒子锁定结果（图4）。通过分析，利用Weibull函数拟合出了两个ASIC芯片的锁定阈值和坪值，如图5所示，结果符合预期，满足项目的要求。
3)完成超长硅微条探测器模块(11×96cm2)高精度装配测试系统的开发
为了实现超长硅传感器的高精度组装, 项目组开发一套完整的高精度硅传感器的贴片装置。组装精度通可达10μm。
4)完成第一批验证件的交付
已按进度，生产了有效面积为1/4探测器平面(约1m2)的满足要求的验证件运抵欧洲。

Speaker: 峰 王 (中国科学院高能物理研究所)

王峰.pdf

09:30 基于高压CMOS的LHCb上游径迹探测器升级

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。

Speaker: 一鸣 李 (中国科学院高能物理研究所)

20230810_HVCMOS_for_LHCbUT.pdf

09:42 JUNO高纯氮气氡测量

高纯低本底氮气在低本底实验中有重要作用，对氮气的放射性氡本底纯化技术和低本底氡测量方法进行研究非常重要。在江门中微子实验（Jiangmen Underground Neutrino Observatory,JUNO）中，需要氡本底低于$10uBq/m^3$高纯氮气，将用于液闪不锈钢管路吹扫清洁以及液闪纯化设备、中心探测器的覆盖保护，同时液闪纯化的气体剥离系统也将使用高纯氮气剥离液闪中的氡，氪等放射性气体杂质。本实验利用低温物理吸附技术，对氮气中的氡进行纯化，构建了一套产气速率$100Nm^3/h$的氮气纯化装置。同时，利用静电收集结合低温富集法构建一套氡测量装置，测量了普通氮气和纯化氮气的氡，结果表明，纯化系统连续运行10天后，仍可以将氡本底为$37.54±1.98uBq/m^3$的氮气降低至小于$10uBq/m^3$,能满足江门中微子实验的需求。

Speaker: Mr 鑫 凌 (南华大学)

江门高纯氮气氡测量.pptx

09:54 应用于ATLAS HGTD 项目的LGAD探测器抗辐照性能研究

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 HGTD项目辐照前后传感器要求，特别是掺碳的器件表现出了更优的抗辐照特性。为了优化器件的抗辐照特性，高能所LGAD研究组制备了具有不同碳注入参数的LGAD探测器，包括碳的注入剂量和碳注入后的退火热处理过程。本报告将讨论高能所自主研发的富碳 LGAD探测器的相关测试结果，包括 I-V、C-V、时间分辨、电荷收集特性以及束流测试结果。随着注入碳剂量的增加，LGAD器件漏电流增加，击穿电压降低，Vgl 也随注入碳剂量的增加而增加。器件的抗辐照特性在碳注入剂量增加时，呈现先变优后变差的特点，在碳剂量方面存在最优点。本报告还将对具有不同碳注入参数的LGAD探测器的时间分辨率和电荷收集特性进行讨论。LGAD探测器有潜力运用到正电子发射计算机断层扫描、质子治癌中质子CT成像等医疗成像，与航空航天快速时间测量等方面。

Speaker: 梅 赵 (中国科学院高能物理研究所)

应用于ATLAS HGTD 项目的LGAD探测器抗辐照性能研究_赵梅v1.pdf

08:30 → 10:06 第三分会场（RCS1）

Convener: 元柏 陈 (中国科学院高能物理研究所)

08:30 百米标定装置单能X射线源研究

为了获取准确的科学数据，X射线天文望远镜需要在地面进行充分的标定研究工作。由于同步辐射等现有光源的机时限制且成本较高，因此地面标定装置以及标定X射线源的研究发展尤为重要。国际上主要的地面标定装置包括德国MPE的X射线标定装置PANTER,美国NASA的X射线标定装置XRCF等。
为了提升X射线天文卫星的地面标定能力，国内研究人员在高能所建立了百米X射线标定装置。在单能X射线标定源的研究测试中，研究人员发现传统的双晶单色器由于结构限制，存在双晶体平行度调试困难、百米准直困难、束流稳定性欠佳等问题。本工作主要围绕解决百米单能X射线现有难点开展，通过调研设计、反复试验，初步完成了双晶单色器结构的优化设计，准直器结构的优化设计，首次实现了高能所百米标定装置单能X射线快速稳定出光，极大缩短了束流调试时间，提升了高能所百米装置的标定能力。经过前期试验研究，目前可以实现能量范围(5.0－20)keV的单能X射线，束流时间稳定性达5%，单色性优于99.5%。计划继续研究不同能量点的能量展宽、束流强度、束流光斑的空间分布等，优化束流的时间稳定性。单能X射线光源可以用于爱因斯坦探针卫星EP、eXTP以及国内其他X射线天文卫星载荷的地面标定工作以及各种X射线探测器的测试研究。

Speaker: Mr 懂杰 侯 (中国科学院高能物理研究所)

侯懂杰-百米标定装置单能X射线研究及应用.pdf

08:42 基于机器狗的辐射源搜寻技术研究

辐射源搜寻在核相关领域的应用具有重要的意义，是核技术与公共安全智能化、自动化应用的典型方案。目前地面上的智能移动平台的辐射源搜寻技术研究集中于采用轮式和履带式机器人搭载剂量仪的方案，只能在较为平坦单一路面上实现辐射巡检，且受到剂量仪无法快速定向放射源的限制，这些方案的环境适应性和效率有待改进。本文基于灵活度更高的机器狗平台，搭载了自研阵列式定向探测器，设计了集成运动控制、探测器数据处理与分析的上位机软件，完成了高灵活度、高效率的一体化辐射源搜寻技术研究。其中，机器狗采用了稳定性高、轻量化的宇树机器狗，能够适应崎岖断面等复杂地形，可自主在室内场所开展多楼层巡检，有效提高巡检平台的灵活性和环境适应性。阵列式定向探测器主要由4块CsI(Tl)闪烁晶体组成，具备10keV-3MeV范围内的单点源空间半球定向能力，提高了搜寻的效率和实时性。上位机软件实现了实时高清视频传输、平台控制和搜寻结果展示等功能，操作简单易于上手。因此本项目所研制的辐射源搜寻平台可灵活应用在如机场、海关、核电站等场所的日常辐射巡检中或放射源应急事件的快速搜寻中，未来将继续基于该平台开展自主寻源、避障、SLAM建图以及核素识别等研究，以更好地应用于公共安全巡检场景中。
关键词：智能移动平台；辐射源搜寻；放射源定向；公共安全

Speaker: 倩儒 赵 (四川大学)

基于机器狗的辐射源搜寻技术研究_230809 (2).pptx

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08:54 HEPS-BPIX 6M探测器DAQ系统的设计和实现

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 6M探测器，在充分考虑DAQ系统的功能和性能需求的基础上，设计了一套分布式DAQ系统。系统整体分为数据流软件和在线软件两个部分，其中数据流软件实现高吞吐量的瞬时数据读出，高性能的数据组装和处理以及实时可靠的数据存储。在线软件负责电子学配置，运行控制，信息管理和在线实时图像显示等功能。在系统实现的基础上，对整体功能和性能进行了研究和评估，从而全面验证了系统方案的可行性。本文将详细介绍该系统的设计，实现和系统验证。

Speaker: 水涵 张 (中国科学院高能物理研究所)

HEPS_DAQ系统的设计与开发_zhangsh.pdf

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09:06 关于聚碳酸酯辐射光致发光高剂量探测中的剂量学特性研究

本文针对0.3毫米厚工程性聚碳酸酯薄膜（高透明PC耐力板）在高剂量辐射光致发光领域的剂量学特性进行了研究，在剂量动态范围0~600 kGy内经过电子束辐照后，利用稳态荧光光谱仪在同一测试条件下检测该聚碳酸酯薄膜的辐射光致发光特性及环境温度影响，此外，通过对剂量线性、均匀性、重现性、自身衰退及退火等几个剂量学特性进行了进一步考察。结果表明，由于辐照引起样品内部电荷转移和跃迁、缺陷（链的断裂与交联）、供体和受体的形成，在经过紫外激发后能量将转移到色点，形成发光中心并发光。剂量学测试显示该聚碳酸酯材料具有良好的剂量线性关系；同剂量组内光致发光强度读出值均匀性良好；激发后连续读取数据重现性也较好；热退火无法恢复原来未辐照材料荧光强度；衰退情况说明需尽早测读数据等。此外，环境温度对该材料测读光致发光信号强度也有影响，非辐射符合的过程在低温下会被抑制，而随着温度的上升导致材料荧光自猝灭效应的发生，光致发光信号降低。以上工作对聚碳酸酯作为高剂量的辐射光致发光材料在辐射剂量学邻域特征进行了完善。

Speaker: 克 王 (南华大学)

聚碳酸酯在辐射剂量探测中剂量学特性研究-王克.pptx

09:18 基于硅微条探测器的多通道紧凑型数字化波形采集器研究

硅微条探测器因其能量分辨率高，响应时间短，响应线性范围宽等优点，广泛应用于天体物理，核医学和宇宙线等领域。但硅微条探测器产生的核脉冲信号微弱，且具有大量信号通道数，通常采用以电荷测量ASIC芯片为主的电子学读出系统。但是ASIC芯片作为电荷测量专用芯片，具有一定的研发周期且采购不易，因此本文设计了多通道紧凑型的波形采集模块以替代ASIC芯片。
本文基于多通道模拟前端芯片来显著简化硬件电路规模，而数字化后的波形在FPGA中灵活的开展信号处理算法。其中单个模拟前端芯片为通用芯片，具有8个独立通道。单个通道包含程控增益放大器、低通滤波器、高速ADC等，在较低的功耗下可实现12-Bits和65MSPS的波形采集。模块整体支持32通道的差分信号输入，具有7×5cm的紧凑型结构以及集成GD32以实现灵活的通信方式；信号处理流程为波形数字化后，由FPGA甄别其脉冲幅值，判定探测器是否产生脉冲信号，并将波形信号上传至ZYNQ中与其他并联模块的上传信号共同分析。
针对硅微条探测器多通道紧凑型数字化波形采集器性能测试。搭载两块紧凑型采集模块时，系统整体静态功耗为2W。系统具有多种数据传输模式：以太网、SD卡以及WIFI传输。同时可搭载LCD屏显示成像结果。经过多次实验测试，使用千分台移动准直后的α源Am-241，可获得其移动轨迹，满足预期结果。

Speaker: 皓文 邓 (成都理工大学)

基于硅微条探测器的多通道紧凑型数字化波形采集器的研究-邓皓文.pptx

09:30 全数字符合多普勒展宽谱仪的控制系统

本文工作针对正电子湮没探测系统设计了一套指令集，用于上位机和基于FPGA的多普勒展宽谱仪数字处理子系统之间的控制与交互。FPGA子系统能够实时分析处理双通道探测器的脉冲信号，并将计算结果发送至上位机用于单能谱与二维符合谱的生成。上位机与FPGA子系统使用网口连接，依靠指令集，不需要单片机即可实现通讯与控制，极大降低了系统复杂度的同时，提高了系统的性能。指令集由32位宽的二进制串编码而成，同时加入了海明纠错码用于降低通讯过程中可能出现的指令传输错误。指令集实现的功能包括对滤波参数的实时修改，实时波形上传，实时参数上传，收集通道切换等。FPGA中的控制器模块实现了对指令集的解析，以及对谱仪数据传输的控制，控制器通过向各个受控模块发出控制信号以实现相应的指令功能，同时，在没有指令下达的时候还将自主维护数据缓冲区，将数据及时发送至上位机。控制器模块仅占用极少量资源，但拥有优异的性能与良好的可靠性。该指令集的成功运行，为正电子湮没探测系统的简化，以及操作灵活性和便捷性的提高奠定了基础。

Speaker: 俊岐 董

全数字符合多普勒展宽谱仪的控制系统.pptx

09:42 LHAASO 模拟作业从X86到ARM计算集群的移植

随着许多大型高能物理实验的推进，需要处理和分析的数据量显著增加，对计算资源的需求飞速增长。例如高海拔宇宙线观测站（LHAASO），它是一个复合型阵列，主要由平方公里阵列（KM2A）、水切伦科夫探测器阵列（WCDA）和广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）这三个子阵列组成。自2020年实验开始运行以来，它们的模拟作业一直在Intel X86集群上运行，由于CPU资源有限，仅生产了第一阶段计划数据的一部分。因此有必要探索新的并拓展现有的计算服务设备。2021年，在中国广东省东莞市建成了包含10k CPU核心的ARM计算集群，我们在此之上构建了一个基于ARM架构的应用程序生态系统，以支持高能物理离线数据处理。我们的主要工作包括：将基于KM2A、WCDA和WFCTA实验的离线软件移植到ARM机器上运行，在ARM集群中制定数据传输和作业调度策略，并评估在Intel X86和ARM集群中的性能和功耗。结果表明，LHAASO模拟作业在ARM计算集群可以正确运行；基于Intel X86架构的CPU单核性能优于ARM CPU，但是对于多核架构的整个服务器来说，ARM服务器性能更好。

Speaker: 垚松 程 (中国科学院高能物理研究所)

LHAASO 模拟作业从X86到ARM计算集群的移植-报告.pptx

09:54 成都市某地区PM2.5中重金属污染特征及生态、健康风险评价

为了研究成都市某地区大气环境中 PM2.5中重金属的污染特征及其健康风险，于2020年7月1日—2021年6月30日采集了成都市某地区共156个大气 PM2.5样品，利用波长色散 X 射线荧光光谱法分析样品中的 Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Fe、Ti、K、As 和 Pb 等10种重金属元素的质量浓度；用富集因子法、主成分分析法对重金属的来源进行解析;用生态风险指数法和美国 EPA 暴露模型的健康风险评价法分别对重金属元素的潜在生态风险、不同人群（成年男性、成年女性和儿童）的健康风险进行评估。结果表明：富集因子(enrichment factor，EF)值较高的金属为 Cr、Ni、Cu 和 Pb，其中 Ni的富集因子值最高，为38.3;成都市某地区金属元素的来源主要为地壳源、冶金尘源、生物质燃烧源、垃圾焚烧源、燃煤源、道路移动源和燃料燃烧源；Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As 和 Pb 的单因子潜在生态危害指数值分别为19.5、91.1、11.1、15.1、0.8、0.3和4.2；成都市某地区的Cr、Ni和As 具有致癌风险，Cr 的危害最大; Mn、Cr具有非致癌风险。
关键词：PM2. 5;富集因子(EF);主成分分析(PCA)； 生态风险；健康风险评价

Speaker: Mr 禹华 贺 (成都理工大学)

成都某地大气PM2.5中重金属污染特征及生态、健康风险评价.pptx

08:30 → 10:06 第二分会场（RBS1）

Convener: 奕 千 (中国科学院近代物理研究所)

08:30 基于Digital-on-Top的单光子计数型像素读出芯片设计方法研究

X射线像素探测器被广泛应用于先进同步光源实验线站。更高亮度和更高能量的新一代同步辐射光源要求像素探测器读出芯片具备更好的性能指标。基于模拟设计流程的传统设计方法，需要设计者手动搭建芯片的数字电路部分。随着像素读出芯片数字电路越发复杂，像素数量越发增长，这种传统设计方法逐渐无法满足大阵列芯片的信号完整性要求。Digital-on-Top是一种用Verilog语言进行行为级描述，由电路设计软件进行电路综合、自动布局布线等操作，从而完成电路设计目标的设计方法。这种设计方法能够从全局上考虑芯片的信号完整性，有利于设计逻辑更复杂、节点数更多，工艺制程更先进的像素读出芯片。Digital-on-Top方法学能够大大提高大规模像素读出芯片的设计效率和可靠性，是下一代像素读出芯片的关键技术。
本文介绍了将Digital-on-Top方法学应用于单光子计数型像素读出芯片HEPS-BPIX的相关工作。基于数字电路工具的设计流程，完成了芯片模拟电路的数模格式转换和接口时序约束、像素数字逻辑的网表综合和自动布局布线。在原有像素读出芯片的基础上，采用本文所提出的“三层嵌套层次化设计方法”的时钟树综合方案，能够实现128 × 16个像素节点的像素阵列时钟树综合，并将芯片全局时钟的运行频率提升至100 MHz以上。

Speaker: 鸿宾 柳

基于Digital-on-Top流程的像素读出芯片设计方法研究.pptx

08:42 多能光子计数型前端读出ASIC研制关键技术及应用

多能计数型前端读出专用集成电路（简称ASIC）是高能物理实验、核物理实验、光子科学实验等领域半导体探测器系统的核心电子器件。匹配硅-PIN、硅微条、硅像素和碲锌镉（CZT）等半导体辐射探测器的计数型前端读出ASIC具有低噪声、抗辐射、高速率等特点，是近期研究的热点。由于同时集成低噪声模拟前端和高速数字电路，设计这类ASIC芯片具有很大挑战。本报告主要内容包括：1）研究背景及需求分析，将从X射线成像和个人剂量仪等应用分析对低噪声计数型ASIC的需求；2）计数型前端读出集成电路国内外进展及技术动态，介绍该领域国内外ASIC的进展、主要性能指标和技术发展趋势；3）计数型前端读出ASIC低噪声设计，将重点介绍室温下等效噪声电荷优于30e-(rms)的噪声模型和低噪声设计方法；4）低噪声计数型前端读出ASIC研制实践及应用，将介绍西北工业大学在面向个人剂量仪、X射线衍射仪和彩色CT等应用的ASIC研制进展情况。

Speaker: 武 高 (西北工业大学)

多能光子计数前端读出ASIC研究进展_高武_20220809.pdf

08:54 宇宙X射线偏振探测器电子学固件设计

X射线偏振是研究天体物理的重要工具，是除了光谱、时变、成像外的第四维度，通过它来研究天体物理学中一些重要的问题，比如中子星、伽马暴、黑洞等天体的磁场类型、辐射机制、结构演化等问题。宇宙X射线偏振探测器（Cosmic X-ray Polarimeter Detector，CXPD）是一个卫星载荷工作在550km高度的太空中，其主要由气体像素探测器（Gas Pixel Detector，GPD）和电子学组成。
CXPD电子学固件用于完成载荷在轨功能，包括科学数据采集、数据压缩、数据存储、与卫星平台的通信、载荷控制与监测、星上固件更新设计。GPD原始数据以图像帧为单位，固件使用流水线的方式实现图像帧的零压缩、腐蚀算法筛选与压缩前后帧输出，将在轨数据量由675GB/天压缩至0.154GB/天，压缩率为0.023%。载荷使用嵌入式多媒体卡（Embedded Multimedia Card，eMMC）作为存储介质，并在存储固件中设计了BOOT块存储载荷配置信息用于数据对齐。我们在固件中设计了数据格式、多重CRC校验与多路数据防冲突机制用于处理多路并发的数据流，以防止数据混乱或数据冲突。固件具备与卫星主机通信功能，使用CAN 2.0总线和以太网总线与主机通信，并设计了测控协议与数传协议用于CXPD的控制与监测。CXPD还具有在轨固件升级和多重配置功能，综上所述，CXPD的固件具备完整的运行逻辑和功能，是保障CXPD正常工作的重要组成部分。

Speaker: 燃 陈 (华中师范大学)

宇宙X射线偏振探测器电子学固件设计230809.pdf

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09:06 硅径迹探测器读出芯片单粒子效应研究

大型强子对撞机升级后亮度将提高一个量级，为此，ATLAS合作组将采用领域内最前沿的硅探测器和电子学技术，建造全硅径迹探测器（Inner Tracker, ITk）。ITk项目组于2014年正式成立，作为首批单位，中国组加入外层硅微条径迹探测器升级项目，并且开展前端读出电子学芯片设计、探测器模块原型样机的设计与建造等工作。
高能粒子注入芯片将引起电子器件的位翻转等单粒子效应（Single Event Effect），为了在严苛的辐照环境下长期稳定工作，前端读出芯片ABCStar V1采用了三模冗余设计等技术来缓解单粒子效应的影响，提高系统抗辐照性能。为了验证芯片设计的辐射防护机制，我们将芯片暴露于高强度粒子束下，同时检测观察到的SEU来测量单粒子翻转的横截面。本次报告将介绍在中国散裂中子源CSNS的质子束流平台上， 通过单芯片测试系统研究ABCStar V1的SEE效应，重点介绍不同能量(80MeV, 60MeV, 40MeV, 20MeV)下芯片中位翻转的情况，对寄存器和物理数据中的位翻转分开讨论，进而推算探测器系统的位翻转概率。本文同时阐述了实验过程中总剂量效应带来的影响。

Speaker: 少刚 彭 (中国科学院高能物理研究所)

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09:18 单片HVCMOS硅径迹探测器读出芯片

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 n-well内，主要包含高速低噪声前置放大器、阈值甄别器和相应辅助电路。前置放大器是整个读出链路的关键，建立时间控制在10ns以下，等效噪声电荷控制在100e-以下。甄别器的阈值可通过外围DAC调节；为了减小甄别器的大摆幅对电荷收集的影响，设计了特殊的电路结构；同时不同像素间阈值不一致性的修正是芯片设计一大重点。该芯片最终设计将集成小规模像素阵列和必要的周边电路，像素内读出电路的电流偏置和电压偏置均由芯片外围的数模转换器提供，地址编码逻辑、LVDS接口电路等模块也集成到片内。

Speaker: 坤妤 谢 (中国科学院高能物理研究所，核探测与核电子学国家重点实验室，中国科学院大学)

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09:30 单机多画幅图像获取ICMOS相机研制

脉冲辐射场物理诊断是流体动力学、激光及Z箍缩等高能密度物理研究的重要手段。通过高能射线透视研究目标成像或对自发脉冲辐射场强度时空分布进行测量，获取目标变化过程和特征规律的动态图像，用于检验理论设计模型等，是脉冲辐射场物理诊断的基本方法之一。精细化的脉冲辐射场图像诊断需要具有高时间分辨的多幅图像获取能力的成像设备，以记录高速物理现象的全过程图像。针对超高速物理过程精细图像诊断难题，开展了单台多幅图像获取ICMOS成像系统设计技术研究工作。本文介绍了实现单台多幅图像获取ICMOS相机的关键技术，包括CMOS图像传感器超快图像获取技术、纳秒级时间精度同步与触发技术、图像校正与处理等技术；本文给出了多画幅相机的总体结构与原理图，介绍了该ICMOS相机的基本硬件组成，研制了单台获取2幅以上图像的ICMOS样机。利用研制的多画幅ICMOS相机，开展了轻气炮弹丸超高速飞行过程图像诊断实验。实验中，单台ICMOS相机分别拍摄了2幅特定时刻图像和2幅多曝光图像，图像清晰反映了弹丸飞行速度、姿态和弹托分离情况。实验结果表明文章提出的单相机多画幅图像获取方法合理可行，成倍提升了ICMOS相机获取图像的能力，技术可以推广应用到类似高速图像诊断设备中。

Speaker: 煜 王 (西北核技术研究所)

王煜-用于辐射诊断的多曝光瞬态成像系统研制.pptx

09:42 基于Citiroc1A的多通道SiPM信号读出电子学

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 阵列的塑料闪烁光纤探测器在设计制造上的成本和复杂度降低。相较于传统塑料闪烁体探测器，塑闪光纤探测器具有更高的颗粒度，能够提供与传统硅微条探测器相当的高位置探测能力，同时也导致读出通道数的急剧增多。为了研制大尺寸、高位置分辨的基于SiPM的塑料闪烁光纤探测器，设计以专用集成电路(ASIC)为核心的多通道、高密度的电子学读出系统至关重要。
该研究选取Citiroc1A作为SiPM读出的专用芯片，配合模数转换器(ADC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程时钟芯片以及光纤通信模块等构建了多通道读出电子学系统。其中Citiroc1A芯片可对32通道的SiPM信号进行电荷积分，并可逐通道微调偏压，具有0-400pC的大动态响应范围和良好的信噪比。该研究初步实现了电路板设计以及读出控制软件的编写，利用电荷注入对系统增益、动态响应范围、触发事例率、随机噪声等性能参数进行了评估。该读出电子学系统普遍适用于基于SiPM的探测器，具有广泛的应用前景。

Speaker: 泓博 王 (山东高等技术研究院)

SiPM readout-王泓博.pdf

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09:54 核辐射测量厚膜集成电路的研制

现有核辐射测量电路多基于PCB板级工艺实现，其集成度较低、信号损耗较大、易受环境干扰，因此无法在复杂辐射场中实现高精度测量。针对该问题，国外Amptek、Kromek、Cremat等科研机构和公司研发了采用薄厚模混合集成电路工艺的核辐射探测专用芯片，以提升复杂环境下电路的性能，而国内在该领域的研究相对滞后，成熟的芯片产品鲜有报道。
据此，本文开展了核辐射测量专用厚膜集成电路的研究，分别实现了探测器信号前置放大、滤波成形、基线恢复、峰值保持等核心单元厚膜集成电路的研制。上述专用集成电路采用成膜技术与表贴技术相结合的方式，在氧化铝陶瓷基板上实现电阻、电容、有源器件、导线的生长与互连，具有集成度高、寄生效应小、耐辐照、抗干扰等优点。实验测得，该专用集成电路与国外A111、A275、PH300等同类型芯片性能相当，输出信号信噪比、动态范围、时间响应特性等部分指标优于国外产品。
最后，基于自研的专用厚膜集成电路搭建了能谱测量系统，测得3英寸Na(Tl)探测器的能量分辨率为6.2%@662keV，3英寸LaBr3（Ce）探测器的能量分辨率为3.0%@662keV，5mm×5mm准半球结构CZT探测器的能量分辨率为4.5%@59.5keV。上述能谱测量结果表明该厚膜集成电路具有优异的性能，在核辐射探测领域具有较高的应用价值。

Speaker: 传皓 胡 (成都理工大学)

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10:06 → 10:26 茶歇

10:26 → 12:02 第一分会场（RAS2）

Convener: 祎罡 杨 (清华大学)

10:26 高对撞亮度CEPC的像素型读出TPC探测技术优化研究

近年来高能物理领域对味物理、Z物理和Higgs物理需求的提高，CEPC和FCCee概念设计中对撞亮度也不断提高，达到$10^{34}cm^{-2}s^{-1}$。因此，对主径迹探测器的位置分辨、计数率和粒子鉴别能力（dE/dx）等性能均提出了更高需求，在“米级”长径迹上位置分辨需要达到$\sim100\mu m$，粒子鉴别分辨好于3%。具有低物质量、高占空比、三维高精度长径迹重建和良好粒子鉴别能力的像素型时间投影室技术（Pixelated TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC的重要技术研发方向。传统大尺寸Pad型读出采用毫米级（如：$1mm\times6mm$），像素型读出单元则采用亚毫米级（如：$55\mu m \times 55\mu m$），结合Cluster Counting数据分析实现对粒子鉴别的有效提升，同时也需要考虑读出通道数和总功耗提高的问题。
针对该研究热点，本研究组通过模拟和实验研究，主要解决以下两个问题：一是对像素型读出技术的粒子分辨能力及Cluster Counting数据分析验证，二是在保证物理目标的前提下实像素尺寸单元的优化。报告首先介绍基于Garfield++和Geant4搭建CEPC-Pixelated TPC模拟软件框架，主要分为数字化和数据重建两大部分。数字化部分完成整个TPC内原初电离、漂移、扩散、倍增到读出平面等过程的参数化，数据重建部分完成事例寻找、径迹重建，实现Cluster Counting和粒子鉴别等探测器性能研究。模拟实现不同入射粒子在T2K气体下的原初电离分布，分析不同动量入射粒子沿径迹方向Cluster分布范围，优化模拟不同像素尺寸单元（$300\mu m\sim500\mu m$）对性能的影响，研究结果对于像素型时间投影室探测器提供了设计参数，本研究组已设计、实现$500\mu m \times 500\mu m$像素尺寸单元的探测器小样机，并对电子学读出功耗有效控制，报告将给出测试和分析结果。

Speaker: Ms 悦 常 (南开大学)

NED2023_Changyue.pdf

10:38 CERN beamtests of CALICE scintillator-based calorimeter prototypes

Various technological options of high granularity calorimetry are being explored and developed within the CALICE collaboration for future collider experiments, including the Circular Electron Positron Collider (CEPC). Two CALICE technological prototypes of scintillator-based calorimeter have been developed for the CEPC to address major challenges of system integration and to demonstrate the mass assembly capability for a final detector which typically requires one to ten million readout channels. An electromagnetic calorimetry (namely CALICE ScW-ECAL) prototype, with scintillator strips ($\mathrm{ 45\times5\times2~mm^3}$) interleaved with copper-tungsten absorber was successfully constructed in 2020, which consists of 32 sampling layers with 6720 readout channels in total and measures ($\mathrm{ 60\times60\times40~cm^3}$ in dimensions and 250 kg in weight. The construction of a sampling hadronic prototype (namely CALICE CEPC-AHCAL) with 40 longitudinal layers of scintillator tiles ($\mathrm{ 40\times40\times3~mm^3}$) and iron absorber plates was completed in 2022. The AHCAL prototype is equipped with totally 12960 readout channels and measures around 1 cubic meter in dimension and roughly 5 tons in weight. Both two prototypes are based on the silicon photomultiplier (SiPM) readout technique and each scintillator strip/tile is individually wrapped and directly coupled with a SiPM (i.e. the "SiPM-on-Tile" design developed within the CALICE collaboration).

A successful beamtest campaign was performed in late 2022 at the CERN SPS H8 beamline for the ScW-ECAL and AHCAL prototypes with high-energy beam particles in the momentum range of 10-160 GeV and decent statistics of data samples was collected, which enable detector performance evaluation, detailed studies of shower profiles in the 3D space and time domain, Geant4 simulation validation as well as particle-flow studies.

This contribution will present the highlights of the prototype developments. Results of the detector performance from beamtest data analysis and studies of electromagnetic and hadronic shower properties will be followed.

New beamtest campaigns of the two calorimeter prototypes were successfully finished at CERN PS-T09 and SPS-H2 during April and May, 2023. Based on the new data sets in the wide energy range from 0.5 GeV to 120 GeV, some preliminary fresh results would also be presented.

Speaker: Dr 云龙 张 (中国科学技术大学)

CEPCPFACalorimeter.pdf

10:50 HERD穿越辐射探测器的研制

穿越辐射探测器（TRD）是具有高探测能区，可精确测量宇宙线电子能谱的高能宇宙辐射探测设施（HERD）五个子探测器中的一个，用于TeV能量区与量能器（CALO）进行能量交叉校准。我们使用欧洲核子研究中心（CERN）和德国电子同步加速器（DESY）的电子束流对TRD原型样机进行了实验测试，观察到显著的穿越辐射信号，并且使用各种规则辐射体测量了穿越辐射光子的产量。基于束流测试数据，我们构建了一个蒙特卡罗（MC）模型，用于优化TRD设计。使用MC模型，对TRD的在轨能量校准性能进行了估计，预计在3个月内精度为10%。报告将讨论TRD载荷的意义、TRD单元的设计优化，TRD的原理样机的设计、TRD原理样机的性能，束流测试结果，以及目前闭气式TRD工程样机的设计。

Speaker: 熙文 刘 (广西大学)

HERD穿越辐射探测器的研制.pdf

11:02 超级陶璨装置上的RICH探测器研究

超级τ-粲装置（STCF）是中国粒子物理学界提出的一种工作在2~7GeV质心能量下的电子-正电子对撞机。它将为探索τ-粲物理、奇特强子态和超出标准模型的物理提供一个平台。对于该装置，在整个动量范围内进行粒子鉴别（PID）是至关重要的。STCF的PID系统位于电磁量能器和主漂移室之间，并专注于高动量的带电强子，从约0.7GeV/c到2GeV/c。环形成像切伦科夫（RICH）探测器是可以在圆筒区域满足这些要求的技术之一。

本研究给出了RICH探测器的结构设计，研究了RICH探测器的预期性能。其将使用全氟己烷作为切伦科夫辐射体，碘化铯作为光阴极；并使Micro-Megas联合AGET电子学进行信号读出。通过Geant4模拟给出的结果显示该设计下RICH重建方法可以满足STCF对于强子PID的要求。为进一步验证该设计方案的性能，现在我们正在推进原理样机的制作，并即将开展束流实验测试。

Speaker: 慧斌 张 (中国科学院大学)

超级陶璨装置上的RICH探测器研究.pptx

11:14 未来高能对撞机上的高粒度晶体电磁量能器研发进展

2012年，欧洲核子研究中心（CERN）的ATLAS和CMS实验成功探测到了希格斯玻色子（Higgs boson），这一发现掀起了粒子物理学界中的Higgs研究热潮。未来高能对撞机实验普遍将精确测量Higgs、W和Z玻色子以及顶夸克性质等视为其重要物理目标，因此需要高精度的大型探测器系统，以测量Higgs玻色子衰变出的末态粒子。为了显著提高探测器的玻色子质量分辨率（BMR），中国环形正负电子对撞机（CEPC）研究团队提出了“第四代探测器概念设计”。这一新探测器方案可将BMR性能由基准探测器的4%提升至3%。
作为CEPC“第四代探测器概念设计”的关键子探测器，新型高粒度晶体电磁量能器（ECAL）有着全吸收量能器2-3%/√E(GeV)的电磁能量分辨，并适用“粒子流算法（PFA）”所需的高时间空间分辨特性，可实现出色的喷注重建，从而获得极佳的Higgs探测能力。
针对高粒度晶体ECAL的研发工作正在逐步推进。目前，团队对构成探测器灵敏单元的闪烁晶体和大动态范围硅光电倍增器（SiPM）完成了大量的测试工作，对其性能有了充分的理解。根据实验结果，进行了从基本探测单元到完整子探测器的Geant4全模拟。软件框架方面，利用粒子流算法“Arbor”对晶体ECAL方案进行了初步的物理性能评估及算法优化，同时专用重建算法也在逐步开发中。此外，团队完成了小型晶体探测器模块的制造，并进行了首次束流测试，以研究其电磁簇射性能，解决系统集成中的关键问题。
本文将具体介绍高粒度晶体ECAL的设计和优化工作，展示最新的测试结果和研发进展。

Speaker: 宝华 齐 (中国科学院高能物理研究所)

20230810_未来高能对撞机上的高粒度晶体电磁量能器研发进展.pdf

11:26 暗光计划Sc-Fe强子量能器设计及单元测试

暗光子(Dark Photon)被认为是Light Dark Matter (LDM)模型中传递暗物质与标准模型粒子相互作用的媒介，这一机制通过暗光子与光子的混合实现。“暗光计划”（DarkSHINE）探测器通过暗光子不可见衰变过程（衰变到暗物质粒子）进行寻找，本实验将利用上海硬X射线自由电子激光装置(SHINE)提供的8GeV高频单电子进行打靶，整个探测器包括径迹探测器、电磁量能器及强子量能器。探测器中的强子量能器使用多层塑料闪烁体加铁吸收体的设计，用来反符合背景中与信号事例非常相似的、在电磁量能器中有一定丢失能量的事例，这些事例通常包括若干中子或者mu子对。本报告展示了对强子量能器的基本几何尺寸进行模拟优化的结果，优化后的整体设计符合预期中的载荷和预算要求，提出了一种在探测器不同位置使用不同厚度吸收体的设计以满足对不同能量中子事例进行排除的需求。优化使用基于GEANT4的模拟框架，以对中子或含中子事例的鉴别能力为依据。同时报告了近期开展的利用宇宙线和放射源进行的塑闪单元测试，对计划使用的塑闪性能给出了一定的结果。

Speaker: 睿 袁 (山东大学)

DarkSHINE_Enshi_Hubei_2023_0810_ZhenWang.pdf

11:38 暗光计划LYSO晶体电磁量能器设计及单元测试

DarkSHINE暗光计划是用于探测轻暗物质粒子（LDM）的实验装置，其依托上海硬X射线自由电子激光（SHINE），预计采用能量8GeV，重复频率高达1~10 MHz的单电子束流打靶，并通过测量反冲电子能量损失的方法探测暗光子，DarkSHINE探测器对质量在MeV级别的暗光子具有非常高的灵敏度。DarkSHINE中电磁量能器的主要作用是测量反冲电子的能量，由于采用高频高能量的粒子束流，整个探测器的中心区域将面临非常高的辐射本底，并且探测器读出单元的响应时间应该足够快以减少事例堆积效应。DarkSHINE提出了一种全吸收型LYSO晶体电磁量能器方案， LYSO晶体闪烁体具有很好的辐照硬度、快发光衰减时间、高密度、高光产额等优异性能，是我们探测器的理想闪烁体材料，SiPM作为与之适配的光子计数器，则要具有大动态范围。我们对整个电磁量能器部分的辐射本底做了估计，并且对LYSO晶体及SiPM开展了一系列性能测试。此外，我们正在设计一个小型模块，用以验证此探测器方案在高能束流下的整体性能。

Speaker: 震 王

20230810_DarkSHINE_ECAL_v2.pdf

11:50 CEPC顶点探测器研制进展

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 等电弱玻色子，尤其作为希格斯工厂运行时对希格斯粒子系统化的测量。其中，CEPC内层硅径迹探测器（顶点探测器）的研发是研究面临的其中一个难点。它必须提供极高的空间分辨率（3~5微米）来研究希格斯玻色子到底夸克对或粲夸克对等需要精确重建径迹与顶点的衰变道，提供高效率、高纯度的喷注味道鉴别功能，从而确保希格斯到重夸克对分支比的高精度。
为了研制高性能顶点探测器，项目组将任务分成了顶点探测器传感器芯片的研发、读出电子学电路的开发、数据获取系统的研制以及顶点探测器原型样机的安装调试。2022年12月，项目组设计并制作了一套由六个太初3芯片构成的束流望远镜设备前往DESY进行束流测试，验证了顶点探测器像素传感器芯片太初3的单点空间分辨率好于5微米，探测器效率在设定阈值下优于98%。
次年4月，装有24个太初3芯片的顶点探测器基线原型样机研发完成，并于德国DESY完成束流测试，该实验平均每秒记录了1700多个事例，总共收集了约8亿条有效事例击中数据。测试结果正在分析中，将在大会上报告展示。

Speaker: 梁 志均 (中国科学院高能物理研究所)

20230809MOST2-CEPC顶点探测器.pdf

10:26 → 12:02 第三分会场（RCS2）

Convener: 革 金 (中国科学技术大学)

10:26 基于卷积神经网络的连续晶体探测器快速标定方法的初步研究

因为高探测效率、优异的三维位置分辨率以及具备高时间分辨潜力，连续晶体探测器受到广泛关注。 漫长且繁琐的位置标定过程是限制连续晶体探测器发展和应用的关键瓶颈之一。 在这项工作中，我们研究了卷积神经网络(CNN)在连续晶体探测器位置定位中的应用。分别搭建了基于TOFPET2 ASIC的连续晶体探测器实验平台和基于GEANT4的蒙特卡洛模拟模型。LYSO晶体尺寸为26 mm ×26 mm ×20 mm, 为减少内部反射晶体的五面被涂黑。 采用的硅光电倍增管(SiPM)阵列为8×8 MicroFJ-30035。 在模拟中考虑了非理想的硅光电倍增管、ASIC的电子学噪声和能量阈值，晶体表面涂黑的全反射模型。非理想SiPM模型包括了探测效率(PDE≤50%)、暗计数率(DRC=150Hz/mm2)、串扰(25%)和后脉冲(5%)。 模拟上证实在涂黑颜料折射率为1.65和电子学噪声(FWHM)为1.9%的511keV全能峰峰位的条件下，能谱和分辨率与实验结果相吻合。研究结果显示在数据量相等条件下，采用模拟和实验混合数据作为训练数据集，与单独使用模拟或实验数据作为训练集相比，标定散点图和空间分辨率相近，平均空间分辨率为0.96 mm。 研究表明，加入蒙特卡洛模拟数据可以减少对实验的依赖，提高标定速度。

Speaker: Mr 祥涛 曾 (高能所)

核电子学年会报告.pptx

10:38 基于能谱的贝叶斯核素识别算法

快速、高效的核素识别技术在辐射安全监控、环境辐射监测以及核事故处理等领域起着重要作用。传统的序贯贝叶斯算法同时应用到了粒子事件的能谱信息和时间信息，对处理器以及硬件定时电路的性能有一定的要求，难以适用在低功耗低性能的微处理器上。本文提出了一种基于能谱的贝叶斯核素识别算法，与传统的序贯贝叶斯算法相比，该算法舍弃了光子序列的时间信息，优化了决策流程。本算法利用核素库数据以及探测器能量分辨率性能构建出先验模型，以计数率作为筛选条件，输入能谱得到后验结果，根据先验模型和后验结果更新决策函数，实现核素识别功能。本文根据自研的CeBr3探测器以及进口的高能量分辨率CdZnTe探测器搭建了核素识别实验平台，分别开展了算法验证实验以及性能研究实验。固定放射源实验结果表明两种探测器在1s内对四种放射源的检出率大于0.75，验证了本算法的可行性。性能研究实验主要研究了窗宽、峰位和能量分辨率对算法的性能影响。实验结果表明窗宽的选择对算法结果有显著影响，峰位的漂移也会直接影响算法的结果，但是较大的窗宽下峰位漂移对结果产生的影响更小。而不同能量分辨率导致的先验模型差异和检出阈值差异对算法识别性能的影响相对较小，说明算法可以适用于不同能量分辨率的探测器中。

Speaker: 玉龙 周 (四川大学物理学院)

基于能谱的贝叶斯核素识别算法_周玉龙.pptx

10:50 分布式内存缓存的在线计算框架研究

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

Speaker: Mr 航畅 张 (中国科学院高能物理研究所)

Hangchan_Zhang_核技术_2308.pdf

11:02 HINEG系列强流稳态中子源科学装置研发进展

中子源是开展先进核能研发与核技术交叉应用研究的重要实验平台。凤麟核团队攻克强流高能稳态中子产生、中子能谱精准调控等技术，自主设计研发了HINEG系列强流稳态中子源科学装置，服务先进核能、航空航天、医药健康、勘探检测等领域。HINEG系列强流稳态中子源科学装置主要包括HINEG-I、HINEG-II、HINEG-III。其中，大型强流氘氚中子源HINEG-I 已完成建设并稳定运行，氘氚中子源强达到6.4×1012 n/s，并实现与铅基堆中子物理实验装置耦合运行。正在建设超高流强稳态氘氚中子源HINEG-IIa和回旋加速器调制谱稳态中子源HINEG-IIb，中子源强1013 -1015 n/s，目前已完成工程设计正在建造安装，可服务于中子治疗、同位素生产、材料辐照、先进核能技术验证等。HINEG-III是超高通量调制谱稳态中子源大科学装置，中子源强为1017-1018 n/s，可用于开展核材料全寿期辐照测试、先进核系统部件性能测试、部件可靠性数据验证、放射性废物嬗变技术验证等。
作为一个开放性实验平台，HINEG装置上已开展了一系列实验研究，包括聚变堆包层中子学设计验证实验、先进裂变核能系统堆芯物理研究实验、中子照相无损检测实验、卫星用电子元器件抗辐照测试实验、中子辐照生物实验等，为先进核能与核技术交叉应用研究提供重要实验数据。

Speaker: Dr 超 刘 (中子科学研究院（重庆）有限公司)

11:14 eXTP卫星PFA有效载荷在轨标定源的研制

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 keV的X射线同时具有成像、偏振、时变和能谱测量能力。GPD探测器的性能会随着时间变化，在任务周期内监测GPD的性能和稳定性至关重要。因此，PFT机箱在聚焦光学和GPD探测器之间设计安装转轮组件，转轮上包括偏振源和非偏振标定源，在轨期间对GPD探测器进行精确监控。本文介绍了转轮的科学需求和方案设计，对研制出的在轨标定源采用SDD探测器和CCD相机进行测量，并在热真空条件下通过GPD探测器获得测量结果。结果表明：在轨标定源中的偏振源产生能量为3.0keV和5.9keV的偏振X射线，非偏振源产生1.7keV和5.9keV的X射线，产生的X射线的出射面积、带宽和计数率均满足设计需求。在轨标定源成功地评估和验证了GPD探测器的功能，提高了对GPD探测器应用在PFA中的理解，为PFA的成型和仪器优化提供了帮助。

Speaker: Dr 园园 杜 (中国科学院高能物理研究所，粒子天体物理重点实验室)

11:26 全数字正电子湮没符合多普勒展宽谱系统的设计和实现

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 芯片，其运算处理能力强，可以实现本次设计的数据处理。通过Quartus II 软件与系统电路协同设计，实现了原始波形降噪、快慢梯形滤波、基线恢复、堆积识别、幅度提取、时间甄别、阈值判断等算法。在与上位机通信方面，选择了以太网物理层芯片KSZ902RN，传输速度达到125MB/s，采用UDP 协议传输数据包。通过C++ 语音开发了上位机软件，可完成对下位机的通讯与控制，并同时实现对两个单通道能谱、二维符合多普勒展宽谱、投影谱的显示和分析。

Speaker: Prof. 柱 王 (Hubei University of Science and Technology)

全数字正电子符合多普勒展宽谱系统的设计和实现.pptx

11:38 硅像素径迹探测器原型机数据获取系统的研制

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 System，简称DAQ）是硅像素探测器原型机的重要组成部分。针对硅像素探测器原型机的需求，本文设计并完成了一套数据获取系统，根据功能和任务的划分，该DAQ系统分为数据流子系统和用户交互子系统两个组成部分。数据流子系统是数据获取系统的核心组成部分，其任务是获取硅径迹探测器原型机的实验数据，辅助验证电子学系统各项功能的正确性，测试探测器芯片空间分辨率；而用户交互子系统则负责提供友好的用户图形化界面，提供运行控制、状态监测、图像显示等功能，方便实验人员对系统的工作状态进行全面有效的监控。
硅径迹探测器原型机数据获取系统研制完成后，通过与探测器和电子学的实验室联调和在北京同步辐射装置4W1A实验线站上的多次实验，进一步优化和完善了其各项功能和整体性能。随后，整个硅像素探测器原型机在德国DESY的T21实验线站上进行两次束流实验。实验结果表明，数据获取系统功能完善，性能满足实验需求，圆满完成了整个探测器系统原型机的取数和性能研究工作。

Speaker: 一鸣 陈 (中国科学院高能物理研究所)

恩施会议PPT_cym_提交.pptx

10:26 → 12:02 第二分会场（RBS2）

Convener: 玉兰 李 (清华大学)

10:26 应用于上海X射线自由电子激光像素阵列探测器的前端读出芯片研究

上海硬X射线自由电子激光装置（Shanghai high repetition rate XFEL and extreme light facility, SHINE）是我国首台工作在硬X射线波段的自由电子激光装置，也是我国第四代光源的代表性装置之一。SHINE的光子束流具有超高亮度、超短脉冲、高重复频率、全相干等优异特性，能够为时间-泵浦探测、相干衍射成像等先进实验方法学的开展提供强有力的支撑。为了充分发挥SHINE光束线的性能优势，使其更好地服务线站用户，需要进一步提升从光子产生、光子调控、到光子探测等多方面的技术水平。
X射线像素阵列探测器是目前广泛用于同步辐射光源线站的探测器，具有位置分辨好，探测面积大，信噪比高等优秀性能，是衍射/散射等实验必不可少的探测器类型。SHINE对X射线像素阵列探测器同样有着较强的需求，而其光子束流高亮度、短脉冲、高重频等特性对现有探测器提出了极大挑战。合作组针对SHINE的探测器需求开展了STARLIGHT（SemiconducTor Array detectoR with Large dynamIc range and cHarge integrating readout）探测器的研发工作。其中前端读出芯片HYLITE（High dYnamic range free electron Laser Imaging deTEctor）是一款全新的高帧频大动态范围积分型读出芯片。目前已经实现了12 keV光子能量下的1~10000光子动态范围并兼具单光子分辨。帧刷新率为连续工作模式下的12 kHz。本文将简要介绍HYLITE芯片的设计，并给出相应的测试结果。

Speaker: 木槿 李 (中国科学院高能物理研究所)

NED2023_limj.pptx

10:38 基于Topmetal传感器的电荷收集芯片性能研究与应用

Topmetal电荷传感器的工作原理是将芯片最顶层的部分金属块裸露出来，漂移到该金属块上的正或负电荷可不经过雪崩直接被收集，经后续电路处理后读出。本文介绍了一款基于Topmetal传感器研发的电荷收集芯片Topmetal-S，以及利用该芯片搭建的小型时间投影室（TPC）原型机。该芯片基于国产华虹宏力（GSMC）130 nm CMOS工艺，主要包含一个正六边形电荷收集电极、电荷灵敏前置放大器（CSA）和为CSA提供偏置的数字模拟转换器。其中，CSA的核心运放为单端折叠共源共栅结构，具有六个可调整的偏置电压。为抑制闪烁噪声，输入管采用了PMOS管并优化了尺寸。
电荷收集电极周围有一圈保护环用于聚焦。保护环与电极之间形成的保护环电容用于给CSA输入端注入周期脉冲信号。通过与已知电容构建的电桥平衡，测得的保护环电容（输入电容）值为250 fF，芯片的等效噪声电荷为110 e-。芯片输出的动态范围为0-2.557 V，对应的最大电荷数为63417 e-。在注入信号的下降时间为1.92 ms的情况下，芯片输出的上升时间约为3 ms，输出输入比可达到80倍。长时间运行的结果表明芯片输出稳定性良好，几乎不受室温变化的影响。
基于该芯片搭建的小型TPC可用于研究芯片对电荷的收集能力。测试采用的物理信号来自Am-241衰变产生的alpha，能量大约5.5 MeV。TPC的场笼长度为17 cm，上面串联十个等值电阻以确保电场均匀。芯片上方1 cm处有一个半径为3.5 mm的聚焦板。通过调整芯片输出的衰减时间，可以观测到来自Am-241 alpha的信号，证实了芯片对电荷的直接收集能力。

Speaker: 天宇 梁 (华中师范大学)

10:50 一种32通道地址触发前端读出ASIC设计

为了满足碲锌镉等半导体辐射探测器的应用需求，设计了一种大动态范围、低噪声、具备通道地址编码功能的32通道前端读出ASIC芯片。每个通道由电荷灵敏放大器CSA、慢/快成形器、峰值检测保持电路、甄别器组成。CSA的反馈电容可调来提供不同增益和线性范围。慢成形器的达峰时间可调以实现较优噪声性能。为了提高芯片读出速度节省芯片管脚，每个通道均内置快速通道地址编码器，全芯片采用事件触发读出方式。当某通道被粒子击中时，只输出该通道的能量和地址。
前端读出模拟电路可由内置LDO电路提供电源，提高了电源噪声抑制能力。为了提高动态范围，设计了一种基于差分放大器和MOS电阻的4阶慢成形器。基准电压由内置bandgap电路提供，将基线钳位在电源和地之间的中间电位。因此，可以支持正向/负向电荷信号的放大，也可对探测器的泄露电流进行补偿。电阻采用栅极接地的PMOS管实现降低芯片面积并提高线性范围。末级成形器采用poly电阻，从而在电路面积和线性度之间实现折中设计。
所设计电路采用标准商用0.18 $μm$ 1P6M混合信号CMOS工艺制造并进行了测试。单通道版图面积为80×900$μm^2$。测试结果表明：转换增益为25mV/fC，ENC为180 $e^-$ + 12 $e^-$/pF，功耗为5.2 mW/Chan.@Vdd=3.3V。ASIC和碲锌镉探测器连接分别采用$^{241}Am$和$^{137}Cs$进行了能谱测试，能量分辨率约为6.5%@59.5keV和1.7%@662keV。其他设计信息将在报告中详细介绍。

Speaker: 佳 王 (西北工业大学)

王佳核电子学大会2023.pptx

11:02 前端自动增益脉冲放大电路设计

在高能粒子物理对撞实验中，量能器是最重要的子探测器之一。近年来，硅光电倍增管（SiPM）作为量能器前端读出传感器的研究引起了人们的广泛关注。在粒子探测中，由于入射粒子的能量是不确定的，因此前端探测器SiPM输出的脉冲信号的幅度变化范围高达三个数量级。传统的探测方法为前端电路采用两路不同增益大小的支路同时进行读出，增加了读出电路的功耗和成本。另一种方法是片外调整增益，这不利于实际应用，响应速度慢。为了节省探测器的功耗和成本，本文提出并设计了一种采用自动增益控制（AGC）的前端电路，该结构可实现160fC到160pC的输入动态范围，片上仅需一个读出支路和一次测量。该芯片设计使用了国内GSMC 0.13μm CMOS工艺。AGC前端电路由可变增益放大器（VGA）、偏置电路、延迟块和增益控制电路组成。后仿真结果表明，VGA的增益动态范围为-6.6 dB至19.8 dB，-3dB带宽为48MHz，信噪比大于10.3，非线性误差小于1.29%，增益调整时间小于3ns。

Speaker: Mr 云起 邓 (华中师范大学)

邓云起-前端自动增益脉冲放大电路设计v4.pdf

11:14 用于Flash放疗剂量监测的前端电路设计

提交摘要见附件

Speaker: Ms 玲玲 刘 (中国科学院近代物理研究所)

用于Flash放疗剂量监测的前端电路设计_刘玲玲.pptx

11:26 桌面式数字化仪的研制

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 ms/ch，等效噪声约10.9-bit，触发方式有内触发（边沿触发、电平触发）和外触发（电平触发），通信方式有千兆以太网（1 Gbps）和光纤（5 Gbps）。

Speaker: 腾 童 (中国科学院高能物理研究所，济南中科核技术研究院)

桌面式数字化仪的研制-第21届全国核电子学与核探测技术学术年会.pptx

11:38 基于像素型碲锌镉探测器的高功率质子束斑成像系统研究

高功率质子束轰击重金属靶，利用散裂反应的原理可以高效率地产生宽能段的脉冲中子束，对于核科学、材料科学、能源与环境科学等领域有着重要的意义。在散裂中子源和加速器驱动的次临界系统中都使用高功率加速器对质子束进行加速产生高功率质子束，为确保大科学装置的稳定运行，需要对高功率质子束的功率密度分布进行测量和控制。本课题的主要研究内容是研制一套基于像素型碲锌镉探测器的高功率质子束斑成像系统，并对其中的关键技术进行研究，利用次级粒子成像完成对高功率质子束斑的功率密度进行重建。质子束轰击重金属靶后，会产生大量次级伽马射线，利用小孔成像原理，对次级伽马射线通过小孔准直，通过相应算法在远离靶站处可以重建靶表面出射伽马射线分布的倒像，间接地测量质子束的性质，避免了直接测量高功率质子束对测量系统的损伤。采用256像素碲锌镉（CZT）探测器，基于分立元件设计一套读出电子学系统进行原理验证，该系统工作正常，像素尺寸1.5mm*1.5mm，阳极通道电子学噪声小于0.1fC，单像素能量分辨最优为1.35%@662keV。在此基础上，为了获得进一步提高系统集成度和降低系统噪声，设计了基于ASIC的高集成度读出电子学系统，下一步即将开展原理验证实验。

Speaker: 阳辉 秦 (中国科学技术大学)

秦阳辉_基于像素型碲锌镉探测器的高功率质子束斑成像系统研究.pdf

12:02 → 13:02 午餐

13:30 → 15:30 第一分会场（RAS3）

Convener: 群 欧阳 (中国科学院高能物理研究所)

13:30 A gaseous time projection chamber with Micromegas readout for low-radioactive material screening

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 constructed for surface alpha contamination measurements. We have characterized the energy resolution, gain stability, and tracking capability with calibration sources. With the unique track-related background suppression cuts of the gaseous TPC, we have established that the alpha background rate of the TPC is (0.13 ± 0.03)×$10^{−6}$ Bq/cm$^2$, comparable to the leading commercial solutions.

Speaker: 张 文铭 (上海交通大学)

用于极低放射性材料筛选的Micromegas气体时间投影室-张文铭.pdf

用于极低放射性材料筛选的Micromegas气体时间投影室-张文铭.pptx

13:42 深紫外光应用于高精度TPC径迹探测器的实验研究

近年来国际高能物理研究领域，对主径迹探测提出了更高的物理需求，在各自的基准探测器概念设计中，时间投影室（TPC, Time Projection Chamber）均为主要径迹探测器重要选项。本研究小组近年开展了一系列时间投影室探测器原型机和关键技术研发，其一为基于266 nm 紫外激光模拟产生特定长度径迹，集成在时间投影室原型机中，研究其物理性能。另一方面为在全有效面积内产生足量、均匀分布的原初电子，研究高对撞亮度条件下时间投影室工作腔体内电子密度分布影响。均深入理解了紫外光物理机制，为TPC径迹探测实验研究积累丰富经验。

通过对紫外光与探测器腔体内工作气体的空间作用机制的研究，发现不同功率的紫外光可以通过两种不同作用机制产生原初电子：光电效应（<10 $\mu J/cm^{2}$）和双光子电离（>10 $\mu J/cm^{2}$）。课题组首先提出“紫外光电转换法”技术方案进行实验，稳定地实现了足量输出电流；开展了模拟和实验研究，使用高精度电流器件研制了连续测量pA级的电流软件，实现电流全面积均匀性达到96%以上，有效解决了产生和实验测量原初电子的稳定性问题。课题组进而提出“紫外激光束与气体探测器的物理机制实验研究”方案，采用单束激光测试装置，对紫外激光束的能量稳定性及指向稳定性开展实验研究，给出了紫外激光用于径迹探测器研究的实验确证；设计266 nm 紫外激光与不同工作气体的相互作用机制实验，完成激光电离能力的测试和数据分析，给出了紫外激光及工作气体的电离能力的定量分析结果，通过与LCTPC等国际合作组工作气体的对比，为紫外激光应用于TPC研究提供了重要的气体及能量选择参考；最后利用多束激光测试装置，实验研究了漂移长度为500 mm，读出有效面积为200 mm$^{2}$ 的时间投影室原型机，完成了径迹重建、粒子鉴别能力以及电子漂移速度与温度变化的相关性分析。本报告给出详细的数据分析结果。

Speaker: Mr 信 佘 (中国科学院高能物理研究所)

NED20230808_Enshi_Hubei_shexin_finalversion.pdf

13:54 塑料闪烁光纤探测器的精细光学响应模型

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 阵列读出的塑料闪烁光纤探测器在设计制造上的成本和复杂度降低，可实现多种尺寸和形状的制备，并能够提供与传统硅微条探测器相当的高位置分辨率，因而在粒子物理实验和缪子成像等领域具有广泛的应用前景。
为了研制大尺寸、高位置分辨的塑料闪烁光纤探测器，深入理解该类探测器的光学响应机制至关重要。该工作从单根光纤的发光机制和光收集过程入手，充分研究了光纤成分和几何结构对光纤发光过程、光子束缚效率、光衰减以及光纤之间的串扰效应等的影响，讨论了SiPM的探测效率、增益、噪声以及饱和效应等性能对到达端面的光子的探测效应，最终利用Geant4模拟软件构建了塑料闪烁光纤探测器的参数化光学响应模型，模拟分析1mm直径光纤探测器的响应过程。该模型可以获得带电粒子穿过闪烁光纤后到达端面的光子数量、波长和空间分布以及SiPM的响应通道数等信息，普遍适用于基于SiPM读出的塑料闪烁光纤探测器，可以为该类探测器的整体设计和研制提供指导。

Speaker: 益玥 李 (山东大学，山东高等技术研究院)

塑料闪烁光纤探测器.pdf

14:06 基于低温晶体的中微子相干散射探测关键技术研究

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) 在低温下具有更高的量子效率，更低的暗噪声，且相比于PMT具有更高的单光子分辨能力，可以有效的压低探测器阈值。纯CsI晶体在超低温环境下可以获得更高的光产额，相比常温环境发光效率提升约三倍，对于5.9keV-59.5keV的x射线和γ射线，该探测器每keV能量沉积可以产生52.1个光电子，且具有较好的能量分辨率。
这种探测方法具有高精度和高灵敏度的优点，可以用来研究中微子的质量、振荡、产生机制等基本物理问题，也可以用于天文学、核物理学和粒子物理学等领域的研究。在中微子探测器的小型化方向具有巨大潜力，对SiPM在低温场景的应用具有指导意义。目前这种方法仍存SiPM自身的光学串扰、后脉冲等干扰的影响，可以通过遮光环境下SiPM单光子信号的测量对探测器整体光产额的高估进行估算，扣除干扰影响后，该探测器每keV能量沉积实际产生的光电子数约为35个。该探测器在SiPM和光学耦合剂的型号选择、光学界面和误差算法的优化、屏蔽以及反符合系统的设计等方面仍有较大提升空间。

Speaker: 冠达 李 (中国科学院高能物理研究所)

李冠达_基于低温晶体的中微子相干散射探测关键技术研究.pptx

14:18 用于空间X射线偏振探测器研制

低能X射线偏振探测器（LPD）是增强型伽马暴偏振探测仪POLAR-2的主要组成探测器之一。其设计方案采用大视场巡天观测，旨在测量具有爆发随机、爆发时间短以及瞬时流量高的特点的暂现源X射线偏振。LPD搭载了基于光电效应的气体微通道板像素探测器（GMPD），能够获取光电子的二维成像，精确重建光电子出射方向，从而实现偏振测量。GMPD采用了气体微通道板（GMCP）和顶层金属像素芯片（Topmetal），分别作为气体电子倍增器和读出阳极，用于测量X射线的能量和偏振状态。GMCP具备体积电阻特性，能有效抑制充电效应，使得探测器的增益稳定性优于5%。GMPD采用了闭气式设计，使用低出气率的材料组成，并通过先进的焊接技术实现气体密封，具有出色的长期工作稳定性，经过两年多的测试期间，探测器性能没有出现恶化。GMPD在2.98 keV、4.51 keV、6.40 keV和8.05 keV能量下对全偏X射线进行了调制因子和能谱的测量。在6.40 keV能量下，测量的能量分辨率为17.71%，调制因子为51.67%。对于无偏振的5.9 keV X射线，残余调制因子为4.22%。基于GMPD技术，开发了宇宙X射线偏振探测器（CXPD）立方星。CXPD将通过飞行GMPD样机进行宽视场X射线偏振测量的空间试验，以评估实际空间环境中X射线本底对宽视场X射线偏振探测的影响。这些工作的目标是累积关键技术，推动POLAR-2项目中LPD偏振探测器的研制，并促进X射线偏振领域的研究。

Speaker: 焕波 封 (广西大学物理科学与工程技术学院)

14:30 一种探测低能离子的通道电子倍增器及其研制

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。
针对由铅铋硅酸盐玻璃制作的技术难度最大的螺旋通道的CEM，从该玻璃经过氢还原后表面电阻的形成的物理机制以及二次电子发射层的形成机理来开展研究。通过正交实验方法，在确保玻璃满足上述基本性能的前提下，确保熔炼后易于加工和处理，即通过加工成厚壁玻璃管或者在浇铸的玻璃棒后再打偏心孔，然后扭转拉细，形成螺旋形通道结构，最后在其一端封接制作出喇叭口结构，经过氢还原、制作电极等一系列工艺，制作出该样品；通过建立直流和脉冲计数两种模式下的测试系统，全面测试所研制的螺旋通道的CEM的全部性能，并在LC-MS中试用，获得主要性能与进口产品相当的电子倍增器；测试结果表明：所研制的螺旋通道的通道电子倍增器，其在直流和脉冲计数模式下的增益与进口产品相当，电阻在稍高，其它性能诸如寿命、稳定性等，基本一致。目前，正在开展工程化研究。

Speaker: Prof. 术林 刘 (核探测与核电子学国家重点实验室， 中国科学院大学核科学与技术学院)

14:42 大批量注塑塑料闪烁体研制及其抗氧化研究

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。

Speaker: 伯祥 俞 (中国科学院高能物理研究所)

14:54 高颗粒度闪烁玻璃强子量能器的研发进展

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 CDR）中提出的基线探测器的4%提高到3%。
CEPC量能器研究团队首创基于闪烁玻璃的高颗粒度取样型强子量能器（HCAL）新方案，其取样层包括闪烁玻璃耦合硅光电倍增器组成的灵敏层和吸收层。该方案可以实现高能量取样比和低能量阈值，从而显著提高强子能量分辨率，所以要求闪烁玻璃材料具有高密度和高光产额的特点。利用Geant4模拟软件，完成了闪烁玻璃HCAL的设计优化和单强子性能的量化。此外，通过CEPC全探测器的模拟，初步评估了其物理性能。近期，我们对最新研制的大尺寸闪烁玻璃片做了首次束流测试，以评估其性能，推动闪烁玻璃材料的研发。本文将重点介绍闪烁玻璃HCAL的强子性能和硬件研发工作。

Speaker: 德静 杜 (中国科学院高能物理研究所)

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20230810_NED2023.pptx

15:06 卤化物钙钛矿电离辐射探测器构筑及其光电特性研究

近几年，有机-无机杂化钙钛矿材料被广泛研究。由于其柔性、廉价和性能容易被调控等优点，基于钙钛矿材料的光电器件也取得了日新月异的进展。受益于铅基钙钛矿优异的载流子输运特性和对电离辐射具有较高的吸收，高性能钙钛矿X射线和射线也被成功实现和报道。为了进一步提高钙钛矿电离辐射探测器的各项性能指标，本团队近几年主要研究了钙钛矿厚膜和单晶的制备、优化和性能表征上，尤其是其载流子的产生、输运、复合、注入和抽取，还有界面层的调控等核心过程。通过对这些表征结果的分析和理解，进一步应用于探测器的设计、模拟和优化上，平衡了厚膜和单晶器件中射线吸收和载流子输运，使光电转换效率最大化。实现了基于钙钛矿闪烁体、热蒸发工艺沉积的钙钛矿厚膜、铯铅溴钙钛矿单晶的探测器，各项性能指标得到了较大提高，为高性能钙钛矿电离辐射探测器的实现提供了一些新思路。

Speaker: 乾乾 林 (武汉大学)

2023 NED2023 林乾乾.pptx

15:18 面向水切伦科夫探测器的波长位移光纤增强光电倍增管

水切伦科夫探测器在中微子、宇宙线等非加速器物理实验中有广泛应用，均使用大面积球形光电倍增管（PMT）来增加切伦科夫光子的收集效率。根据这一特点，面向下一代LHAASO计划在南半球开展超高能伽马天文的需求，我们提出利用波长位移光纤来提高光子的收集效率，而采用小尺寸的PMT进行光电转换，代替大面积球形PMT，从而降低实验成本，同时保证探测灵敏度和稳定性。
我们利用一个光密避的小型水罐，在实验室搭建了一个波长位移光纤束加1.5吋PMT的水切伦科夫探测器。利用宇宙线缪子进行测试，已经清晰地看到了单缪峰信号，超过40个光电子，单缪峰分辨率约为15%，时间分辨率约为4 ns。本报告将介绍波长位移光纤增强PMT的结构和原型探测器的内部结构，并介绍本原型探测器的测试原理和数据处理的方法。还通过移动宇宙线触发探头位置，用宇宙线缪子扫描了整个水罐的不同位置，测量单缪峰信号在整个探测器的一致性。这个光纤增强PMT的时间性能，包括单光子时间晃动和多光子时间晃动，也通过一个滨松的ps激光进行了标定。另外，我们基于LHAASO实验缪子探测器的模拟程序，发展我们的探测器模拟程序，根据模拟结果，对探测器的结构进行了优化。

Speaker: 存峰 冯 (山东大学)

波长位移光纤增强光电倍增管.pdf

13:30 → 15:30 第三分会场（RCS3）

Convener: 森 钱 (中国科学院高能物理研究所)

13:30 基于反冲质子望远镜的高通量快中子能谱测量研究

为了在地面更好地开展大气中子单粒子效应实验研究，依托散裂中子源建立了一系列大气中子能谱模拟束线，这些束线站距离散裂靶较近，利用中子飞行时间法测量快中子能量的不确定度较大。设计了基于金硅面垒的多重符合反冲质子望远镜系统，并在英国散裂中子源ISIS的ROTAX束线上开展了探测器测试。基于ΔE-E技术对相邻的两个硅探测器开展符合分析以挑选反冲质子事例数，并基于穿透每个硅探测器的不同带电粒子开展能量刻度，获得了良好的线性响应关系。通过对质子束流强进行归一化处理，获得有无聚乙烯转换靶的反冲质子谱，并利用Geant4计算的反冲质子望远镜系统响应函数，得到了20-40 MeV能区的快中子能谱。该谱仪适应高中子通量和强本底干扰测量环境，为相关谱仪上的快中子能谱测量提供了技术支持。

Speaker: 松 冯 (南华大学)

反冲质子望远镜测量快中子-南华大学-冯松.pptx

13:42 自研掺硼塑料闪烁体热中子-快中子-伽马甄别能力测试

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。

Speaker: 晶鑫 左 (四川大学物理学院)

自研掺硼塑料闪烁体热中子-快中子-伽马甄别能力测试 NED.pptx

13:54 微米分辨毛细管阵列聚变中子探测器研发进展

激光惯性约束核聚变（ICF）内爆靶丸成像需要小至5-10μm空间分辨率的中子成像系统，目前的中子成像系统的空间分辨主要受制于中子探测器的位置分辨率。抑制光串扰、提升光探测效率是实现微米分辨率的关键。为了充分理解影响探测器性能的各因素，研究了毛细管孔径尺寸、淬灭效应、阈值、光收集效率、中子多次散射等因素的影响程度。确定了20微米的毛细管是比较合适的孔径，大于40微米毛细管难以识别布拉格峰；对常规的玻璃毛细管和EJ309闪烁液组成的毛细管阵列，光收集效率5%时，阈值不应大约5个光子。基于模拟数据，我们开发了新的重建算法，中子定位准确度和动态范围相比其他算法得到极大提升。同时，我们探索了毛细管阵列探测器的制作过程，开发了物理封装方法以避免在毛细管两端的气泡。通过对粗毛细管外镀膜，验证了外镀膜的对抑制光串扰、提升光探测效率方面的优势，另一种抑制毛细管间光串扰的方法是在毛细管拉制时添加吸光材料使毛细管外表面附着吸光剂，构建了基于该毛细管阵列的聚变中子探测器，其性能将被测试。

Speaker: 春晖 张 (深圳技术大学)

聚变中子探测器-张春晖.pptx

14:06 白光中子多用途时间投影室

基于中国散裂中子源的白光中子束线是我国主要的核数据测量装置。从2018年运行以来，已经完成50余个核素核数据测量，包括$^{235}$U、$^{232}$Th、$^{6}$Li、$^{10}$B等截面数据，并受国际原子能机构邀请在标准截面委员会会议进行报告。2019年起合作组发展多用途时间投影室探测器，其主要用途在于测量中子与带电粒子出射截面、裂变截面和中子成像方面。多用途时间投影室采用基于热熔胶工艺Micromegas探测器作为放大区，电子学采用1519路通道分立器件制作的高动态范围，DAQ采用基于JSROOT设计，可以在线重建入射粒子径迹。目前多用途时间投影室已经与2023年初投入使用，进行了$^{6}$Li(n, lcp)测量实验。报告讲围绕探测器设计和实验结果出发，汇报目前的项目进展和物理结果。

Speaker: 瑞睿 樊 (高能所)

20230810白光中子多用途时间投影室.pdf

14:18 大尺寸4H-SiC肖特基探测器在Back-n束线中的应用

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) 14C反应的微分截面测量工作。4H-SiC材料具有抗辐照的特性，所以在中子辐照的条件下长时间测量仍能够保持稳定工作。在27小时的连续工作中，探测器对特定能量的t粒子测量能谱峰位保持稳定。同时由于探测器兼具大灵敏面积和良好的能量分辨率，既能够清晰的鉴别出不同能量的t粒子和α粒子，从而实现对于反应产物及截面的测量，同时也提高的实验的测量效率，有效的节省了束流时间。

Speaker: 泽 龙 (大连理工大学微电子学院，散裂中子源科学中心)

Development of the large sensitive area 4H-SiC Schottky detectors at the Back-n.pdf

Development of the large sensitive area 4H-SiC Schottky detectors at the Back-n.pptx

14:30 基于SiPM阵列读出的中子-伽马双模探测器研究

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 GHz采样率时FoM值分别为3.32和3.01，在40 MHz采样率时分别为1.33和2.89，表现出了优异的中子-伽马甄别性能。此外，其在662 keV处的能量分辨率分别为6.5%和10.6%。本文为基于SiPM阵列读出的CLYC:Ce和NTL晶体的中子-伽马双模探测器设计提供了参考。

Speaker: 承二 王 (有研稀土新材料股份有限公司稀土国家工程研究中心，北京有色金属研究总院，中国科学院高能物理研究所)

基于SiPM阵列读出的中子-伽马双模探测器研究-王承二.pdf

14:42 中国散裂中子源探测器研制进展

中子科学技术在国防和工业领域发挥着不可替代的作用。中国散裂中子源（CSNS）是“十二五”期间重点建设的大科学装置，是国际前沿的高科技、多学科应用的大型科研基础设施。探测器作为中子谱仪最昂贵的核心设备之一，长期以来严重依赖进口，并受制于发达国家的技术封锁，已成为制约我国中子谱仪建设与运行的“卡脖子”问题。依托大科学工程CSNS建设，围绕中子谱仪的紧迫需求，通过对探测器、电子学、数据获取和实时控制等全技术链条的长期系统研究，解决了探测器多项共性的关键技术，建立了工程化大规模应用的探测器体系，积累了大量的探测器研发和运行的经验，培养了一支专业的、年轻化的先进中子探测器装备研制队伍。团队先后完成了CSNS多台中子谱仪（通用粉末谱仪、小角中子散射谱仪、多功能反射谱仪、多物理谱仪、应力谱仪）探测器和中子束流监测器的研制任务，为每一种探测器专门开发了读出电子学和数据获取系统，实现了大面积闪烁体探测器(几十平米)，大面积3He管阵列探测器(几十平米)，高分辨成像探测器以及高通量二维GEM中子探测器的大规模工程应用。2018年8月通过了国家验收，所有技术指标均达到了中子谱仪应用需求，目前已稳定高效运行5年，支撑完成了900余项研究课题实验。下一阶段将继续完善中子谱仪探测器研发体系，在已经掌握的中子探测器技术基础上，向着更大面积、更高空间分辨、更高探测效率以及更高集成度四方向发展，为国内多个中子源提供自主研发的先进中子探测器，促进我国中子科学与技术蓬勃发展。

Speaker: 志嘉 孙 (中国科学院高能物理研究所)

14:54 基于NIXF法的快中子测量系统设计

近年来，中子在能源、矿产、材料以及医疗等多个行业内得到广泛应用，中子探测技术的研究成为了中子研究热门领域。本研究设计了一种基于中子致X射线荧光方法（NIXF法）的快中子测量系统。利用快中子与转换屏发生核反冲产生反冲质子，反冲质子激发特征靶产生X射线荧光，然后根据X射线荧光数与入射中子数的函数关系反推出中子通量及能量等相关信息。该系统基于碲锌镉（CZT）探测器，选用FPGA为控制核心，实现了NIXF能谱数据的采集和处理，可以同时获得中子通量及能量的信息。本研究基于NIXF法的原理，设计测量快中子探测装置的总体结构。沿中子入射方向，测量结构由屏蔽层、转换屏、特征靶、X射线能谱测量系统组成；基于CZT探测器开展NIXF法测量系统的研制。系统选用CZT室温半导体探测器，采用FPGA加高速ADC的硬件方案，实现了X射线能谱的采集功能。选用C#语言编写出开发了基于NIXF法的能谱采集软件，实现了与FPGA的通信、谱图显示、谱数据处理和快中子通量和能量分段计算等功能。实验结果表明：该系统有较好的线性度，能量分辨率能优于6%@59.54 keV，成谱效果较好，能够用于NIXF法分析测量工作。
关键词：NIXF法；快中子测量；X射线荧光；CZT探测器；FPGA

Speaker: 洲 殷 (成都理工大学地学核技术四川省重点实验室)

NIXF法快中子测量系统的设计.pptx

15:06 应用于能量分辨中子成像探测器研究

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两种闪烁屏对空间分辨率开展测试，测试结果表明该探测器ZnS和GOS闪烁屏目前的最佳空间分辨率分别约为50μm和20μm。因此，该探测器可以满足ERNI的要求。

Speaker: Mr 文钦 杨 ( 散裂中子源科学中心，中国科学院高能物理研究所核探测与核电子学国家重点实验室)

15:18 关于金刚石探测器在白光中子实验终端的中子响应研究

数据的测量在核物理领域具有重要意义。位于中国散裂中子源（CSNS）内的Back-n白中子实验终端是这项工作的重要贡献者，提供了宽能量范围（100-108eV）的高亮度和稳定中子。在Back-n的高辐射环境中，金刚石探测器由于其高辐射硬度和简单的结构而成为一种很有前途的选择。为此，在Back-n进行了利用单晶金刚石的双参数实验。所获得的CSNS质子束的时间结构与先前报道的结果一致，从而验证了该方法的有效性。此外，双参数等值线图有助于识别对应于12C（n，α0）9Be、12C（n，n'）3α和6Li（n，α）3H反应的事件带。使用MATLAB进行的模拟研究分析了金刚石探测器中3-11MeV中子的能量沉积分布，这与12C（n，α0）9Be和12C（n，n'）3α反应的已识别事件带一致。这是第一次在Back-n测试金刚石探测器。该实验的结果对在Back-n使用金刚石探测器进行核数据测量的发展具有重要意义。

Speaker: Dr 梦臣 牛 (中国科学院高能物理研究所)

金刚石探测器在白光中子实验终端的中子响应研究_牛梦臣.pdf

13:30 → 15:30 第二分会场（RBS3）

Convener: 雷 赵 (中国科学技术大学)

13:30 PandaX暗物质实验电子学

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。

Speaker: Prof. 勇 杨 (上海交通大学)

PandaXelectronics_20230810.pptx

13:42 LACT电子学系统的研制

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 Telescopes，LACT)，以提高空间分辨率，从而鉴别这些超高能伽马源的起源天体。
LACT的电子学系统主要由波形采样电路和SiPM偏压调节电路组成。其中波形采样电路负责接收SiPM相机输出的电信号，完成波形采样和模数转换后将数据传输至后端数据获取系统。每台SiPM相机有844道输出信号，为了减少支撑系统的负担，需要把电子学系统放到SiPM相机上，波形采样和模数转换后的数据通过光纤传输至后端计算机。由于高海拔地区空气稀薄，散热条件不好，单道波形采样电路过高的功耗将会给SiPM相机带来无法承担的热量。基于此背景，采用由高能物理研究所自主研发的低功耗波形采样芯片LACTWAVE设计了一套高密度低功耗的波形采样电路。由于SiPM的工作温度变化范围较大，而SiPM的增益对温度较为敏感。为了使SiPM的增益保持稳定，SiPM偏压调节电路将根据SiPM的工作温度输出合适的偏置电压进行增益补偿。

Speaker: 昌葛 訾 (中国科学院高能物理研究所)

NED23_LACT电子学系统的研制.pdf

13:54 面向中子核数据测量和低能核物理实验的时间投影室通用读出电子学研究进展

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。下一步计划开展原型TPC系统的升级，实现3038路双端读出，相关设计工作已经启动。基于MTPC的合作成果，中科大团队发展出了一套适用于核数据测量和核物理实验TPC系统的通用、可扩展、大动态范围、低噪声读出电子学系统架构，并在复旦大学的面向低能核物理实验的TPC系统（FMata-TPC）项目中也获得应用，预计2023年7-8月将完成2048路原型TPC读出电子学系统的研制。

Speaker: 常青 封 (University of Science and Technology of China)

20230810_面向核数据测量和低能核物理实验的TPC读出电子学研究进展-V2.0-B.pdf

14:06 SHINE加速器测控系统与电子学开发

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 keV，具备超高峰值亮度和平均亮度、高重复频率（1MHz）、飞秒级超快脉冲等优异特性，同时具备纳米级超高空间分辨能力和飞秒级超快时间分辨能力。束流测量与控制系统是加速器的重要组成部分，束流测量系统实现对电子束流主要参数的在线监测，为运行监测、实时反馈等提供手段；控制系统实施对加速器各类设备的全面控制，提供自由电子激光装置调试和运行的平台，满足加速器物理学家、工程技术人员对设备监控、数据获取与分析等方面的需求。通用信号处理器是用于BPM，BAM，BLM等信号的采样和处理，采用模块化设计，包括基于片上系统FPGA的数字信号处理母板，基于FMC接口的高速数据采集子板和White Rabbit定时子板，ADC最高采样率达到1GHz，2GHz带宽，有效位好于10位，可实现1MHz逐束团信号采集处理。White Rabbit技术用于实现加速器同步时钟脉冲信号和束团编号信息的分发，精度达到1ns，抖动小于10ps。

Speaker: 映炳 阎 (中国科学院上海高等研究院)

SHINE加速器测控系统与电子学开发.pdf

14:18 高分辨宇宙线缪子成像系统读出电子学研究

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电子学设计、研制和测试工作；并且针对Micromegas探测器大量读出通道数的挑战开展了通道编码复用方案研究，能够将读出通道数减少一个数量级。基于上述电子学，结合核探测与核电子学国家重点实验室研制的Micromegas探测器搭建了$40~\mathrm{cm}\times40~\mathrm{cm}$的散射成像和透射成像样机，并且已对多个大型目标开展了成像实验。目前，本研究正在对面积为$60~\mathrm{cm}\times60~\mathrm{cm}$的探测器展开测试和分析工作，将进一步提升成像系统的性能。

Speaker: 宇 王 (中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室)

20230810—恩施_核电子学年会.pptx

王宇_20230810—恩施_核电子学年会.pdf

14:30 基于氡异常监测的小型化高速数据采集系统的研制

氡异常为国际上普遍认可的地震灾害前兆信息之一。现有测氡仪在用于监测地震氡异常时，存在体积大、操作复杂等缺陷，不利于大范围布控。对此改进设计一款基于新型氡液闪传感器的地震氡异常小型化监测系统，本文主要详细介绍了其中的高速数据采集电子学系统设计，其优势具有数字化、小型化、低功耗、智能化等特点。系统实现，通过高速模拟数字转换采集器（ADC）与数字信号处理的方法来处理氡传感器信号；以采样率为250Msps高速ADC芯片ADS62P49与Xilinx Zynq SoC作为基础架构，集成了波形算法、高速数据处理、及特征数据的上报功能。算法依据氡传感器测氡原理，对采集到的alpha、beta粒子进行波形分辨，并对氡衰变过程中特有的beta-alpha级联衰变事件进行甄别，实现了一套完整的基于波形分辨的实时氡监测算法，可稳定、有效测量氡浓度。

Speaker: 镇 张 (北方工业大学)

基于地震氡异常检测的小型化高速数采系统研制.pptx

14:42 STCF ECAL读出电子学研究进展

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 CsI，pCsI）作为其闪烁晶体，使用具有一定内部增益的大面积雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）作为光电转换器件以弥补pCsI光产额偏低的缺点，由于pCsI光产额偏低，APD结电容和漏电流比较大，因此读出电子学需要进行低噪声设计以满足STCF ECAL的测量需求。
为了满足以上的读出电子学需求，本文确定了基于电荷灵敏放大器（Charge Sensitive Amplifier，CSA）的能量测量方案，并使用数字恒比定时算法以及最优匹配滤波算法对信号进行去堆积处理，可以得到满足STCF ECAL测量需求的能量信息以及时间信息。
工作针对STCF ECAL高事例率环境下的高精度能量、时间测量需求，研究并设计了读出电子学方案，同时结合原型电子学系统验证了该方案的可行性，为未来STCF ECAL的研制提供了技术基础。

Speaker: 翰霖 于 (核探测与核电子学国家重点实验室，中国科学技术大学)

STCF ECAL读出电子学研究进展.pptx

14:54 PFA电子学研制进展

偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（Polarimetry Focusing Array，简称PFA）是中国科学院空间科学（二期）先导专项重大背景型号项目增强型X射线时变与偏振探测（enhanced X-ray Timing and Polarimetry，简称eXTP）空间天文台的四种载荷之一。PFA载荷的科学设备主要包含焦平面相机和聚焦光学。目前课题组已完成PFA焦平面相机工程样机的研制。
本文介绍PFA焦平面相机工程样机电子学的工作原理、设计方案与测试结果。PFA焦平面相机利用气体像素探测器（Gas Pixel Detector，简称GPD）实现对 2~8keV能量范围内的 X 射线的成像偏振观测。GPD探测器利用X射线与物质相互作用发生光电效应产生光电子的出射方向与入射X射线偏振度的关联性来测量X射线的偏振信息。GPD探测器的主要部件包括铍窗、气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier，简称GEM）和像素读出芯片。PFA焦平面相机电子学包括GPD探测器板、高压电源板、二次电源板、数采电源板、数采FPGA板、热控板等硬件组件，其具有功能包括：1)遥控指令接收；2)遥测数据产生；3)转轮控制；4)高速数据传输；5)电子学自检；6)低能X射线偏振和能谱测量。
PFA焦平面相机工程样机经过了热真空环境试验，在环境温度-15℃下，能量分辨率为22.0%@5.9keV，偏振调制因子为54.2%@5.9keV，在环境温度25℃下，能量分辨率为21.9%@5.9keV，偏振调制因子为53.1%@5.9keV。工程样机的性能满足设计指标需求。

Speaker: 小桦 刘 (中国科学院高能物理研究所)

刘小桦-PFA电子学研制进展.pdf

15:06 基于微网格气体探测器的低本底α 、β测量技术研究

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 样机系统，进行了实验室验证测试。通过从信号原始波形中提取出粒子沉积能量、三维径迹、电离能损等多种物理信息，构建筛选条件，实现了高效率的粒子鉴别和本底抑制。经实测，对于等效的2英寸标准样品面积，得到了在95%的置信度下低于 0.001 cpm（count per minute）的α本底率和4.4 cpm的β本底率。在此基础上，采用了基于循环神经网络（RNN）的人工智能算法，提升了系统的粒子鉴别能力，将β本底率进一步降低至2.2 cpm，该算法还具有逻辑资源量占用率低等优点，具有部署在FPGA硬件上的潜力，为下一步面向实际应用的α、β测量仪器系统的研制打下了基础。

Speaker: 增轩 黄 (中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室)

基于微网格气体探测器的低本底α 、β测量技术研究.pptx

15:18 STCF触发电子学系统设计

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、规模扩展和功能升级。
然后，设计并实现触发模块相关硬件功能。总体模块可分为两种，分别是对应子探测器的子触发模块和实现总体硬件触发判选的总触发模块，两种模块均搭载在ATCA机箱中，可通过背板高速链路进行板间通讯，需要制定高效的通讯协议完成数据传输。
最后，搭载原理样机并开展系统架构的验证测试。由于暂时无法接到实际的探测器来对该系统进行验证测试，需要设计使用专用硬件电路配合软件平台产生模拟的探测器击中数据，并将该数据送入原理样机中完成模拟触发。
目前已完成触发电子学架构的初步设计及硬件模块设计，具体硬件模块调试正在进行中。

Speaker: Junchen wang (中国科学技术大学快电子学实验室)

STCF触发电子学系统设计.pptx

15:30 → 15:50 茶歇

15:50 → 17:50 第一分会场（RAS4）

Convener: 建北 刘 (中国科学技术大学)

15:50 交流耦合LGAD的空间分辨率研究

低增益雪崩二极管（LGAD）是一种高时间精度的探测器，时间分辨率可达30ps，目前被用于ATLAS实验中高颗粒度时间探测器（HGTD）的建造，但无法实现高精度的位置测量。交流耦合LGAD（AC-LGAD）是一种基于LGAD发展而来的新型的4D探测器，可以精确地实现时间信息和位置信息的同时测量。中国科学院高能物理研究所的LGAD探测器团队设计了一批具有条状耦合电极的AC-LGAD，条状电极宽度为100微米，电极间的间距分别为50微米、100微米和150微米，并设计了不同N+层的注入浓度。本文中主要通过实验研究了交流耦合电极间距和N+层的掺杂浓度对器件空间分辨率的影响。通过实验测试，AC-LGAD的空间分辨率最优可达8微米，较小的电极间距具有更好的空间分辨率，较低N+掺杂浓度的器件也表现出较好的空间分辨率，为新一版的AC-LGAD设计提供了优化参考。

Speaker: 梦朝 李 (中国科学院高能物理研究所)

AC_LGAD_Mengzhao_v2-1.pdf

16:02 VFG型CdZnTe伽马射线探测器的参数优化

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 Multiphysics软件模拟了VFG型CZT伽马射线探测器的内部权重势场，研究了屏蔽电极长度和厚度、绝缘层相对介电常数和厚度、晶体纵横比、电极大小等因素对探测器内部权重势场的影响规律，结果表明，探测器内部的权重势场分布受屏蔽电极长度的影响较大，屏蔽层厚度、绝缘层厚度、绝缘层相对介电常数以及电极形状等对权重势场的分布影响较小。根据仿真结果对VFG型CZT探测器的结构参数进行优化，为之后研制高性能VFG型CZT探测器提供理论指导。

Speaker: 雄伟 徐 (中国科学院高能物理研究所，粒子天体物理重点实验室)

徐雄伟-VFG型CdZnTe伽马射线探测器参数优化 .pptx

16:14 三维结构4H-SiC辐射探测器

半导体探测器在粒子物理、核物理以及国内大科学装置方面具有重要的应用。碳化硅（SiC）具有带隙宽度大、原子位移阈能和击穿电场强高等突出特点，因而利用其所制备的探测器具有其内禀的抗辐照和耐高温优势。目前高质量超厚碳化硅外延技术尚未成熟，使得平面型碳化硅辐射探测器的灵敏区厚度较难实现对高穿透性辐射源的有效探测需求。为此，我们提出研制具有三维结构的碳化硅探测器。其优势在于，三维器件在几何构造上分离了粒子能量沉积路径和载流子收集路径，从而能够突破由材料缺陷和工艺条件约束的碳化硅灵敏区厚度的限制；同时收集路径分离后，可以极大压缩载流子收集距离，在保留高电荷收集效率和最小电荷收集量的同时显著降低电荷收集时间。实验中采用脉冲激光在半绝缘4H-SiC单晶上制备三维结构，如图1（a）所示。在正六角形的中心和顶点形成7个直径为100 μm的垂直通孔，通孔圆心间距皆为200 μm。然后对通孔内壁化学处理，而后填充金属铟。利用电子束光刻和金属化工艺，在器件表面制备引出电极。经测试，在200V外加偏压时，三维器件的漏电流可低至7pA（如图1（b）所示）。同时对该器件进行了基于标准α源的响应测试（如图1（c）所示），信号上升时间与下降时间均小于1ns。

Speaker: Dr 瑞良 徐 (大连理工大学)

三维结构4HSiC辐射探测器.pdf

16:26 大面积超薄硅像素探测器原型机的研究

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 CMOS像素探测器的优势，即高空间分辨、优异的抗辐照能力，还具有极低的物质量和较低的灵敏区功耗。
原型探测器设计为两层50$\mu$m厚的高精度硅像素探测器，芯片内半径分别为35mm和48mm，长100mm，两层芯片之间由PMI泡沫作为隔离和辅助支撑。在芯片架构上，为了提高读出速度，采用长方形像素设计。一组基本像素阵列由92行、600列个长方形像素构成，42组该阵列和外围电子学等拼接成单个晶圆级芯片，芯片长宽均为11cm；而外围电子学设置在芯片两端的灵敏区以外，可简化探测器的冷却系统，使得探测器的物质量降低到每层平均约0.12$\%X_0$。此外，针对原型探测器研制的工艺方法，如大面积超薄芯片卷曲、打线卷曲顺序、引线键合参数优化、芯片卷曲后性能研究等问题，开展了相关研究。首先，通过有限元仿真分析及优化工装设计，实现了芯片卷曲后边缘处偏移量小于$\pm$100$\mu$m；通过反复实验比较，确定了先卷曲后打线的方法；通过优化超声和键合力，使得打线键合平均拉力大于8.5g，确保芯片卷曲后打线的稳定性和可靠性；最后，我们将使用CMOS功能芯片进行卷曲测试，对比研究芯片卷曲前后的性能。
通过以上研究，验证了基于芯片拼接技术的大面积圆筒探测器原型机研发的工艺流程，为后续研究的顺利进行奠定了基础，同时还将为未来高性能顶点径迹探测器的研发提供技术储备。

Speaker: 梁程龙 金 (核探测与核电子学国家重点实验室，中国科学院高能物理研究所，南华大学)

大面积超薄硅像素探测器原型机的研究.pptx

16:38 Performance study of large-area silicon sensors

With the increasing demand for precision in high-energy physics experiments and the development of particle flow algorithms, the requirements for calorimeters tend to be more compact and finely segmented. Silicon-based calorimeters, composed of multiple layers of silicon detectors and absorber materials, play a crucial role in meeting these requirements. One significant advantage of silicon-based calorimeters is their ability to provide precise position information for clusters. At the core of silicon calorimeters are silicon sensors, which serve as the fundamental building blocks. These sensors, particularly large-area ones, offer extensive sensitive areas. Each sensor is divided into numerous small units, enabling independent readout for each unit. The utilization of large-area silicon sensors not only reduces the overall sensor count within the detector but also contributes to cost savings.
At IHEP, we are committed to studying the performance of 8-inch HPK silicon sensors for the CMS HGCal upgrade. Additionally, we are actively preparing for the development of 6-inch silicon sensors produced in China. The aforementioned information will be introduced in this report.

Speaker: 晓 赵 (高能所)

NED20230810.pptx

16:50 大动态范围SiPM的响应刻度

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， 我们设计了一个SiPM刻度实验，采用皮秒激光器作为光源，PMT作为刻度探测器，通过改变PMT的电压来调整其动态范围。我们用这种方法测量了像素尺寸6μm、数量高达244k的SiPM响应曲线。我们还建立了一个蒙特卡洛模型，通过模拟SiPM的诸多特征，如PDE、串扰、后脉冲、像素恢复时间等，我们可以得到接近真实的SiPM输出。此外，为了后续的研究，我们还设计了一个激光二极管的驱动电路，可以驱动二极管发出小于5ns的强光脉冲。

Speaker: Zhiyu Zhao (TDLI/SJTU)

20230810_SiPM_Dynamic_Range_Test_NED2023_ZhiyuZhao.pdf

17:02 碳化硅探测器俘获时间与辐照效应的影响研究

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 SEmi-conductoR（RASER），优化了模拟过程、实现了NGSpice的电子学处理输出。本研究建立了7.8×1014neq/cm2等效中子辐照剂量以下碳化硅探测器俘获时间与辐照剂量的量效关系，并在模拟软件RASER中实现了碳化硅探测器接受一定剂量辐照后的电子学输出信号表现，与实验结果高度一致。

Speaker: 素玉 肖 (山东高等技术研究院)

碳化硅探测器俘获时间与辐照效应的影响研究_肖素玉.pdf

17:14 新型抗辐照碳化硅探测器性能研究

碳化硅高原子位移阈值、临界击穿场强、高电子饱和漂移速率、高热导率的物理特性决定其具有抗辐照、耐高温、低噪声、高工作电压、高能量分辨、高电荷收集效率和快时间响应等优势。其中，碳化硅低增益雪崩（4H-SiC LGAD）探测器在核工业、核医疗、高能粒子物理及未来深空探索等前沿领域有极其重要的应用。我们在研究4H-SiC LGAD过程中首先设计和生长具有欧姆接触层、增益层、本征层、缓冲层和衬底层的4H-SiC LGAD外延片，在此基础上优化芯片工艺研制出相应的探测器芯片。其次，研究了该芯片的IV和CV电学特性，通过电学性能证实该探测器具有低增益的特性，即该探测器为碳化硅低增益雪崩探测器。该探测器的增益层的耗尽电压大约为70V，全耗尽电压为500V，漏电流为50nA。最后，为了优化欧姆接触电阻率、电场分布和提高电荷收集我们设计了石墨烯优化的碳化硅探测器结构。

Speaker: Dr 聪聪 王

新型抗辐照碳化硅探测器性能研究-王聪聪.pptx

17:26 硅像素探测器Jadepix-3的性能研究

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, CEPC）以研究Higgs物理，对Higgs的精细测量要求建设一个复杂精密的探测器谱仪,而其中对夸克相关物理研究对探测器谱仪中的顶点探测器提出了非常高的技术要求，针对空间分辨率3μm这一关键技术指标，Jadepix-3硅像素探测器应运而生。Jadepix-3是一款基于CMOS工艺的全功能大尺寸探测器芯片，芯片的总面积为10.4×6.1mm2，阵列共有512行192列像素，为了研究不同的前端电路设计，像素阵列划分了四个不同区域（sector），其中一个区域的像素尺寸有所不同。本文围绕Jadepix-3硅像素探测器阵列的性能研究展开，聚焦像素阵列测量手段的检验、阈值的标定和像素一致性的研究、噪声击中率和环境辐射本底。测量手段检验上，首先探究了S-curve测试方法对像素性能描述的可重复性，其次测试了配置像素数量对像素性能的影响。通过同一环境条件下连续测量，单个像素的阈值改变小于1%，说明像素测试有可重复性。针对电脉冲测试在不同阵列规模下的响应差异，在配置过程中优化像素数量和位置，比较阵列各sector阈值（Threshold），阈值不一致性（Fixed Pattern Noise），瞬态噪声（Temporal Noise），准确刻度了像素阵列的阈值和噪声特性。评估噪声和环境辐射本底的影响时，选用探测器两种不同模式测定噪声击中率。对于不同设计的像素单元，每帧每个像素的噪声击中低于1×10^(-10)，对应不同像素的最小等效阈值电荷从90e-到140e-不等。

Speaker: 星晔 翟 (吉林大学)

硅像素探测器Jadepix-3的性能研究.pptx

17:38 低物质量双面型硅像素探测模块的性能研究

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$\%X_0$。

本研究立足于CEPC顶点探测器的关键技术要求，开展了基于单片型硅像素芯片(MAPS)的低物质量双面型探测模块的研制和性能研究，即在一层支撑结构的两侧各安装一层硅像素芯片，以减小探测模块的物质的量。双面型探测模块由两层50$\mu$m厚的MAPS芯片，两层柔性电缆和一层1.80mm厚的碳纤维支撑结构组成，每层物质量约为0.24$\%X_0$，相比单层探测模块减少了约35$\%$。未来可通过采用镀铝柔性电缆，进一步优化支撑结构材料和厚度，最终可实现每层物质量小于0.15$\%X_0$。通过搭建电子学系统和数据获取系统，对探测模块的噪声水平和放射源响应进行了相关测试。

为了研究探测模块具体性能参数，搭建了4层单面型探测模块组成的束流望远镜系统，以及一层双面型探测模块作为待测模块(DUT)，并进行了电子束流实验。分析结果表明，在电子能量约为1.3GeV，DUT阈值为5.5-6$\sigma$时，双面型探测模块的单层测量空间分辨率分别为7.649$\pm$0.071$\mu$m和7.851$\pm$0.075$\mu$m，同时采用前后两层击中信息的MiniVector测量空间分辨率可达7.250$\pm$0.070$\mu$m，探测效率可达99.8$\%$以上。由于电子束流能量较低，且能散较大，通过最小卡方矩阵算法和Kalman滤波算法，可以减小多次库仑散射对测量精度的影响。考虑多次库仑散射和能散的影响，实验结果与模拟结果基本一致。

本研究验证了双面型探测模块的技术工艺，通过束流实验测试了模块的具体性能参数，对束流实验数据的离线分析算法进行研究和优化，为低物质量高空间分辨率的双面型像素探测器的研制、测试方法和束流实验离线分析算法等方面积累了技术经验。

通讯作者：董明义，中国科学院高能物理研究所，13522736878 Email：dongmy@ihep.ac.cn

Speaker: Mr 岚坤 李 (中国科学院高能物理研究所)

低物质量双面型硅像素探测模块的性能研究.pdf

低物质量双面型硅像素探测模块的性能研究.pptx

15:50 → 17:50 第三分会场（RCS4）

Convener: 成光 祝 (山东大学)

15:50 固体单球中子谱仪研制

固体单球中子谱仪研制
沈臻睿，王忠海*，朱巴邻，陶明锐，赵朝阳，赵铭洋，周荣，杨朝文
四川大学物理学院
中子在各行业的成熟应用带来了丰硕的研究成果和丰厚的经济效益，但如果防护不当，会对操作人员造成极大危害。中子能谱和剂量测量能够得到准确的中子注量和能量信息，是中子防护设计与验证的一项重要技术手段。
针对宽能量范围的中子辐射场能谱和剂量测量，传统的多球中子谱仪需要同时布置多个不同直径慢化体的探测器球，占用空间较大，应用场景受限。由此衍生出了水慢化体单球中子谱仪，通过充放水改变慢化厚度以实现能谱测量，有效减小了系统体积，但测量时间长，无法及时反映辐射场的能谱和剂量变化。
本文设计研制了一套便携式固体单球中子谱仪。采用Li玻璃耦合SiPM的方案研制微型中子探头，减小了谱仪体积。在聚乙烯慢化体的不同层级直径位置处布置了六十余个微型中子探测器，实现了中子能谱和剂量的实时测量。开展研究不同慢化结构下谱仪的能量响应，采取聚乙烯球镶嵌铅球壳的方案，将谱仪能量上限由传统单球谱仪的10MeV提升至1000MeV。在中国辐射防护研究院分别对252Cf、Am-Be裸源、经过直径20cm铁球慢化的252Cf源进行能谱和剂量测量：解出谱与真实谱的相似度分别为0.91、0.97和0.75；在剂量率为65.9μSv/h~1.55mSv/h处测得的中子剂量与真实值最大偏差为6%，测量时间均小于1分钟，测量精度和实时性高。因此该谱仪可以应用于中子辐射场实现中子能谱及剂量率实时监测。

通讯作者：王忠海，四川大学物理学院，18109063302，
zhonghaiwang@scu.edu.cn

Speaker: Mr 臻睿 沈 (四川大学)

固体单球中子谱仪研制230810.pptx

16:02 基于He气的正比计数器的初步研究

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。
采用蒙卡模拟软件构建探测器的几何模型，对α粒子在探测器灵敏区内的能量沉积进行了模拟研究。α粒子在He气中沉积能量的分布，大部分α粒子都会终止在小型通孔的孔壁上，该部分粒子由于能量沉积低，不会在探测器上产生响应。约有1/10的α粒子能够穿过探测器上的小型通孔，在气体中沉积能量，最终被探测器探测。4MeV的α粒子在He工作气体中，射程约为15cm，He的平均电离能为41eV，α粒子的平均能量沉积约为1.4MeV， 能够产生约34000个原初电子。α粒子从正比计数管的管壁出射，在气体中产生原初电子，在场强的作用下，在丝的附近雪崩放大，雪崩后的信号被收集。
蒙卡模拟中，对于纯He正比计数管，气压降低会使电子与离子在气体中漂移地更快，获得更快的波形信号，并且一定程度上增加探测器本身的增益效果。然而由于光子反馈现象，纯氦气构成的正比计数管会随着气压降低，探测器波形信号会略微展宽，工作坪长会略微变短。在0.1~1atm的气压下，降低探测器内部气体压力，纯He正比计数管依旧能达到较高的增益，会使探测器本身的探测效率降低，但刚好适用于白光中子束线高中子通量特殊环境。

Speaker: Dr 瑞睿 樊 (散裂中子源科学中心)

20230810基于纯He正比计数器的研究.pdf

16:14 基于LSTM回归算法的缪子定位方法

宇宙线缪子具有能域宽、穿透能力强、无人工辐射等优点，因此，可以使用缪子对物体进行成像，缪子成像的种类可以分为散射成像和透射成像，其中的透射成像应用于隧道、山体、矿物勘探等大尺寸物体的成像。与钻头形状一样的圆形塑料闪烁体探测器在透射成像方向具有很大的应用前景，成像的精度取决于缪子径迹的确定，而缪子径迹需要对缪子的入射位置和出射位置进行确定。因此，我们提出使用机器学习中的回归算法来定位缪子。基于Geant4软件我们模拟了半径在5cm至10cm的圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增管（SiPM）的缪子径迹探测器，使用宇宙线缪子源入射到探测器上，得到缪子打到探测器的位置和每个SiPM收集到光子数以及光子到达SiPM的最短时间。将光电器件收集到的光子数和到达的最短时间作为特征，缪子打到探测器上的位置作为标签，使用了三种不同回归算法进行训练，并对三种回归算法进行比较，发现长短时间记忆（LSTM）回归算法对缪子的定位最准确。当我们只使用光子数作为特征时，需要探测器耦合较多数量的光电器件才能达到成像的精度要求。后加入光子到达光电器件的最短时间作为特征，使用LSTM算法在探测器的边上只耦合6个光电器件的位置误差可以达到mm级别，可以达到缪子成像的精度要求。本研究提出了一种新的缪子定位算法，缩减探测器上光电器件的数量也能达到缪子成像的精度，提供了一种可以进行深地探测的简便缪子径迹探测器的设计方案。

Speaker: 海峰 张 (南华大学)

基于LSTM回归算法的缪子定位方法-NED.pptx

16:26 切伦科夫探测器的光学模拟研究进展

切伦科夫探测器所使用的辐射体的设计和实验的粒子鉴别需求息息相关。为了满足需要，可以设计辐射体折射率以选择材料，也可以设计不同折射率材料以组合成辐射体，近年光学研究则提出设计光学结构以实现调控折射率，例如一维光子晶体。光学领域的研究成果为突破传统切伦科夫辐射的阈值限制提供了思路，但对于能否满足高能物理实验中粒子鉴别效率要求的研究还有待补充完善。从高能物理的视角出发，使用光学研究的模拟手段，我们首先针对高能物理实验中的切伦科夫探测器展开光学模拟研究，联通跨领域研究的桥梁；其次，运用相同的研究方法，对新的光学结构的粒子鉴别能力展开研究。本研究在评估不同光学结构进行粒子鉴别的可行性的同时，为设计优化相关结构提供模拟研究依据。

Speaker: 时平 陈 (中国科学院大学)

切伦科夫探测器的光学模拟研究进展.pptx

16:38 液体探测器中瑞利散射蒙特卡洛模拟方法

瑞利散射是大型液体探测器中一个重要的光学过程，其会影响探测到的光子的空间和时间分布，进而影响探测器中的事例重建。常见的液体探测器所使用的材料例如线性烷基苯（LAB），水等物质均为非各向同性分子，这一光学特性会影响液体的散射长度，以及散射光子的角分布与极化分布，而在高能物理通用模拟软件Geant4中目前并没有对这一效应的考虑。本工作从瑞利散射的微观机制出发，通过考虑非各向同性分子极化张量的取向涨落，开发了一套描述散射光子的角分布与极化分布的模拟算法。对于非各向同性分子，其瑞利散射光子呈现出去极化的特性，且角分布服从$1+(1-\rho_v )/ (1+3\rho_v)cos^2⁡\theta$的关系，其中$\rho_v$是分子的去极化率。此外，该工作设计和搭建了一套独立的散射测量装置，对LAB的瑞利散射光子角分布与极化分布进行测量，模拟算法可以给出与实验结果一致的散射特性。该模拟算法可以提供对液体探测器中光子传播更准确的描述，有利于未来大型液体探测器的设计和重建算法的开发。该工作已发表在 Review of Scientific Instruments 93, 113102 (2022)。

Speaker: 光豹 孙 (武汉大学)

瑞利散射模拟算法.pdf

16:50 WXPT-TPC性能模拟研究及优化

宽波段X射线偏振与能谱探测卫星（WXPT）主要研究致密天体结构及其演化，可实现3~500 keV宽波段Ｘ射线偏振和能谱同步测量，其中低能端X射线（3~10keV）的观测由旋转扫描式时间投影式(TPC)完成。WXPT-TPC为双开窗穿越型结构，可联合后端中能探测器，具备二维成像，偏振和能量探测特点。目前WXPT-TPC主要设计指标为：能量分辨率小于30%@6 keV,调质因子大于40%@6 keV，透射窗面积为2 cm×2 cm，位置分辨率好于200 um，角分辨好于1^'。我们基于TPC设计指标，搭建了TPC模拟框架并验证了其可行性。我们通过分析TPC内部电场分布、X射线透过率和角分辨给出了TPC尺寸上限，借助模拟框架比较不同工作条件下的品质因子，从而筛选出工作气体并优化其工作条件。根据模拟结果，TPC腔室高度需大于3 cm，吸收深度需小于10 cm，工作气体可选择纯DME@0.25 atom或者0.5DME+0.5Ne@0.6 atom。本报告详细给出了WXPT-TPC优化过程及模拟结果，为用于低能X射线偏振探测的TPC设计提供了指导和参考。

Speaker: Mr 杰臣 蒋

NED2023-JiangJiechen.pdf

17:02 GaN基LGAD器件结构参数的仿真研究

GaN基LGAD器件结构参数的仿真研究
郭大林，张克雄，文甲甲，夏晓川，张振中，张贺秋，柳阳，梁红伟
大连理工大学，微电子学院，辽宁省大连市，116024
通讯作者：张克雄，大连理工大学，微电子学院，15382208398,kxzhang@dlut.edu.cn
梁红伟，大连理工大学，微电子学院，13940905322,hwliang@dlut.edu.cn
低增益雪崩探测器(LGAD)工作在增益均匀稳定的线性模式，能够在放大入射粒子发生信号的同时避免放大噪声，从而实现高时间分辨能力。目前LGAD由硅（Si）材料制成，面临着抗辐照和耐高温工作能力差的问题。与Si材料相比，氮化镓（GaN）禁带宽度大、位移阈能高，有望解决Si基LGAD面临的上述问题。
本文使用TCAD软件研究了在反向偏压500V，重离子入射时倍增层位置对LGAD器件性能的影响。
1）如图1所示，改变电场控制层掺杂类型。根据图3算出pinin结构增益（15.2）大于pipin（9.5），这是因为pinin结构初始由单空穴触发雪崩且pinin结构的入射粒子先经过倍增层。如图2、4所示，改变倍增层厚度（MT）不会改变增益的大小关系。如图5、6所示，MT和电场控制层掺杂浓度（ED）不变时，结构改变不影响器件耗尽电压但会影响击穿电压。
2）如图1所示，改变粒子入射方向。根据图3算出pinin结构粒子正向入射增益（15.2）大于反向入射（14.0），这是因为正向入射时粒子先经过倍增层。正向入射时电流信号的上升时间（0.09ns）小于反向入射（0.14ns），这是因为正向入射减少了空穴在吸收层中漂移的时间。如图2、4所示，改变MT不会改变增益和上升时间的大小关系。
本文研究的LGAD器件所得增益皆明显优于pin结构。pinin结构在正向入射时可获得最大增益且上升时间更小。因此可以推测pinin结构正向入射时会有较好的时间分辨率。

Speaker: 大林 郭 (大连理工大学微电子学院)

GaN基LGAD器件结构参数的仿真研究郭大林.ppt

17:14 RASER中硅LGAD探测器的仿真

RAdiation SEmiconductoR(RASER)是中科院高能所主导开发的快速模拟软件，用于模拟碳化硅PIN探测器的时间分辨率，在此基础上我们成功添加了未辐照硅PIN探测器和低增益雪崩探测器(LGAD)及其信号产生的仿真过程。通过采用一种有效简化LGAD探测器雪崩倍增过程计算的方法,成功实现了LGAD探测器的模拟。我们计算了两种探测器对皮秒激光的响应，实现了边缘瞬态电流技术(Edge-TCT)的模拟，并对探测器进行了沿深度方向的激光扫描。将未辐照的HPK PIN和HPK-3.1-50um LGAD探测器的瞬态电流技术仿真结果与实验波形的振幅、上升时间、电荷收集进行了比较，结果吻合较好。之后对探测器内部电场进行了提取，实验与仿真结果也显示出较好的一致性，验证了速度剖面方法(velocity profile method)对50µm厚度探测器的有效性。对时间分辨的模拟得到(_ ^90)Sr源β测试200V电压下LGAD探测器的时间分辨率为30.4±0.4ps，与实验测得的约35ps较为吻合，进一步验证了RASER对LGAD探测器仿真的可靠性。

通讯作者：宋维民，吉林大学物理学院，15201291914，weiminsong@jlu.edu.cn

Speaker: Mr 浩博 王 (吉林大学物理学院)

RASER.pdf

17:26 CEPC漂移室基于电离计数方法的粒子鉴别研究

环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider , CEPC）的实验计划包括在质心能量240GeV处运行以研究Higgs粒子，以及在Z-pole和WW产生阈值处进行电弱精密测量和味物理研究。良好的粒子鉴别（PID）对于味物理和喷注研究非常重要，CEPC的物理目标也对粒子鉴别提出了很高的要求。为此，在CEPC第四个探测器设计方案中提出了采用硅探测器和漂移室相结合的径迹探测器设计方案，漂移室不仅用于提供带电粒子的径迹测量，还将应用电离计数方法进行粒子鉴别。电离计数方法将用于探测单位径迹长度上的初级电离数，即dN/dx，相比传统的dE/dx方法，该方法有利于进一步提高粒子鉴别能力。
为了研究CEPC漂移室采用电离计数方法后的预期性能，我们对漂移室信号产生及电子学测量过程进行了模拟，并开发了相应的重建算法对漂移室波形进行重建。模拟研究结果表明，在漂移室气体厚度不低于1米、动量在20 GeV/c以内的情况下，$K/\pi$鉴别能力可以达到$2\sigma以上。报告将介绍漂移室初级电离计数方法的基本原理和模拟研究方法，并给出粒子鉴别能力模拟研究的初步结果。

Speaker: 喆飞 田 (武汉大学)

230810-CEPC漂移室PID-2.pdf

17:38 基于缪子成像技术对铅锌矿勘探的模拟研究

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。宇宙线缪子透射成像技术是一种基于密度差的新型成像技术，物质中缪子的衰减可以用来推断地下缪子沿路径长度的平均密度分布。本研究基于Geant4软件模拟了天然宇宙线缪子在不同物质中的物理过程，首先建立了铅锌矿的简化模型，将四个探测器系统置于矿藏的下方并调整探测器的角度和方位，使矿藏的主体部分位于探测器的接受角度内，四个方位的探测器各自接收来自不同方向的宇宙线缪子信息，低能的缪子在穿过岩层时将被吸收形成通量差，到达探测器的缪子携带射线所经过路径上的物质信息，根据一个探测器的信息可以获取上方岩层的二维密度分布，联合多个探测器便可得到上方岩层中目标矿藏的三维密度分布，密度反演模型中在获得射线穿过每条路径的最小能量后计算出不透明度，最后得到密度分布。成像结果表明，在密度差大于5%时使用缪子透射成像方法对铅锌矿和标准岩石进行了很好的区分，密度分布图中的每一个bin代表一条射线路径，将方向相近的缪子看作同一路径。因此，在使用该技术进行勘探的过程中，矿石与周围岩石密度差应大于5%，理想情况下探测器相对于被勘探物体为一个点。

Speaker: 万成 肖 (南华大学)

NED2023(肖万成).pptx

15:50 → 17:50 第二分会场（RBS4）

Convener: 国强 曾 (成都理工大学)

15:50 EAST二维硬X射线强度成像能谱实时电子诊断系统设计

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。

Speaker: Prof. 飊 沈 (中国科学院等离子体所)

EAST二维硬X射线诊断.pptx

16:02 COMET实验缪子束流监测装置的读出电子学设计进展

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$\mu N \rightarrow eN$这一带电轻子味破坏过程。COMET实验的$\mu$子束流亮度将超过之前已有技术的最高水平，因而其性质有待研究。为此，中山大学唐健教授团队联合中国科大快电子学实验室制作了一套$\mu$子束流监测装置，本报告主要阐述其读出电子学系统的设计。为了能够精确测量$\mu$子的位置和时间信息，采用塑闪光纤作为探测器。通过网状结构的光纤测量$\mu$子击中位置，信号过阈甄别来确定$\mu$子击中的时间信息。最终系统位置分辨在mm量级，时间分辨在ns量级，分为X和Y两个方向，单方向128路通道。其中电子学部分使用SiPM对塑闪光纤产生的微弱信号进行光电转换，之后在前端板上使用MaPMT芯片对信号进行放大，成型，过阈处理，最终产生固定宽度脉冲信号发送到前端板FPGA内部。前端板FPGA在300MHz时钟下对过阈触发信号进行定时，确定$\mu$子击中的时间信息，最终打包上传到DAQ板进行数据的汇总，通过DAQ板上嵌入式系统的以太网将最终数据传输到上位机。今年3月，整套$\mu$子束流监测装置已经在COMET实验中稳定运行两周时间，得到了清晰的$\mu$子束斑形状以及缪子束流的时间结构和强度分布。后续计划使用PETSYS芯片代替原有前端读出ASIC对探测器信号的幅度和时间信息进行更加精确的测量。

Speaker: Zhizhen Qin (中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室)

秦治臻_COMET实验缪子束流监测装置的读出电子学设计进展.pptx

16:14 针对TES探测器的高频、高速室温电子学研究进展

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。

Speaker: 祥祥 任 (Shandong University)

针对TES探测器的高频、高速室温电子学研究进展_V1.pdf

16:26 STCF主漂移室径迹触发算法研究

我国科学家提出的新一代正负电子对撞机——超级陶粲装置（STCF）具有很高的设计亮度，比BEPC II提升了两个数量级，同时预期事例率达到400kHz。我们希望可以通过向触发系统提供主漂移室的径迹数目以及更详细的径迹参数，降低复杂的高本底环境下误触发率。因此，MDC子触发在一级触发中实现了寻迹、在r-φ平面重建径迹以便与其他子探测器击中匹配，也实现了重建粒子击中时间来辅助高事例率下的事例起始时间重建。通过两级的模式匹配结构，实现了接收范围内横动量大于135MeV 单粒子99%的触发效率，并对横动量180MeV以上的单粒子99%以上的横动量重建效率，分辨率$ΔP_t/P_t^2$好于0.1，在此基础上，径迹在对撞点的方位角重建分辨率为12mrad. 通过分析径迹击中信号丝的分布可以计算其漂移时间并最终得到粒子击中漂移室的时间，对于含有背景噪声的单粒子径迹，在动量大于180MeV时，得到了小8ns的均方根误差。对于含有背景噪声的典型事例J/ψ→anything，寻迹模块的触发率高96%，能准确重建大部分粒子径迹，并可以识别94.2% BhaBha事例中的“背对背”径迹。触发逻辑设计通过提高逻辑并行度，将径迹重建逻辑延迟压缩到113个时钟周期；通过使用二次多项式分段内插近似和双调排序算法，将时间重建逻辑延迟压缩到69个时钟周期。优化流水线划分后的触发逻辑可以在3ns周期的系统时钟下稳定运行。同时，在此基础上正在进行3D径迹重建工作，初步在单径迹不考虑噪声干扰的情况下利用神经网络实现了对撞点附近精度为3cm的z向径迹重建，预期研究完善后可以进一步抑制束流本底。

Speaker: 艺迪 郝 (中国科学技术大学)

STCF 主漂移室径迹触发算法研究.pptx

16:38 NνDEx实验数据读出链路的设计和验证

NνDEx是一个利用高压SeF6气体时间投影室（Time Projection Chamber，TPC）寻找82Se的无中微子双贝塔衰变的实验。前端电子学测量无雪崩放大的情况下漂移到端盖的离子电荷。端盖的读出平面约由15000个传感器组成。电子学如何有效地从所有传感器读取数据至关重要。本文主要介绍数据读出链路数字部分的设计和验证。用于验证的原型系统包含前端小型数字传感器阵列、数据聚合模块和后端数据获取系统。
后端数据获取（DAQ）系统基于PCIe架构，主要硬件为支持24路双向光纤通信的PCIe板卡，从板卡到服务器的数据吞吐量可达约180 Gbps。该卡支持28Gbps光链路传输，但采用较慢的QSFP模块就可满足NνDEx实验需求。前端数字阵列模块包含20个单元，用于验证芯片间数据互传以及与数据聚合模块的双向低速通信（40～50 Mbps）。数据聚合模块将放置在读出平面边缘，目的是实现低速链路到高速链路的双向转换，减少外连电缆的数量，将有助于降低电子学的放射性本底。该模块上的高速收发芯片低速端连接数字芯片阵列边沿的I/O，其高速端则与后端DAQ系统进行双向通信。基于以上电路模块，我们对双向数据链路进行了验证和评估。对于下行链路，PCIe固件将来自服务器的命令编码后发送到数据聚合模块解码，最终命令转发到数字传感器阵列的边沿数字I/O。对于上行链路，编码数据通过数字I/O链路传输，最终被收发器汇总并进行8B10B编码。数据发送到DAQ板卡后被解码并最终发送到服务器。

Speaker: 磊 郎 (华中师范大学)

16:50 高时间分辨率高计数率中子伽马在线电子学甄别系统

在磁约束聚变快中子诊断中，具有高时间分辨性能的中子伽马甄别系统具有重要作用。结合前端BC501A探测器以及EJ309探测器，在500 MSPS采样率的条件下，本文在FPGA上实现了中子伽马在线数字波形甄别、中子脉冲幅度多道统计、伽马脉冲幅度多道统计等功能。测试结果表明，在100 keVee~300 keVee能量段, 采用BC501A探测器时， n/γ信号甄别质量因子（Figure of Merit, FOM）值为1.53；采用EJ309探测器时， FOM值为1.67。同时，系统的最小时间分辨可到1 ms，最大平均计数率大于3.5 Mcps，能够满足磁约束聚变快中子诊断需求。

通讯作者：张京隆，成都理工大学，15928057586，zhangjinglong17@cdut.edu.cn

Speaker: 晖寅 沈 (成都理工大学)

高时间分辨高计数率中子伽马在线电子学甄别系统.pptx

17:02 基于MeVCube的双面硅探测器读出系统设计

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 board，SPB）中的Xilinx公司的Zynq-7000系列的FPGA，系统通过RS422协议进行功能配置，FPGA进行触发判选并将采集到的数据进行打包处理，通过LVDS将数据上报至地检单元。
通过对系统进行内部刻度模式、外部刻度模式以及脉冲激光测试等实验。每片ASIC所有32个通道全部工作正常，动态范围达到±70fc，系统总功耗2.2W。

Speaker: Mr 家赫 张 (中科院高能物理研究所)

核电子年会张家赫答辩 .pptx

17:14 HERD硅微条探测器束流实验读出电子学的研制

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 Detector，SCD)作为主要的载荷之一，能够实现对重核粒子的探测。SCD总计约有50万条读出通道，为满足束流实验需要，设计了一种能够满足大量读出的前端扇出电子学系统（FFE），包括前端读出电子学系统，后端数据处理与控制系统。本设计采用IDEAS公司的高度集成的ASIC芯片VA140作为前端的读出芯片，使用FPGA作为后端数据采集与处理的核心芯片。SCD共需24个FFE模块，一个FFE模块可以读出20480个硅微条数据，共有64个12位串行输出的ADC，使用RS422总线与载荷控制端进行遥控遥测指令的通信与触发的接收，使用八路并行LVDS传输科学数据，信号采集与数据处理的死时间约是1ms。为验证前端扇出电子学系统方案与探测器电荷信号分配理论，设计了一个束流实验样机，该样机计划参与欧洲原子能中心（CERN）的重核束流实验，进一步验证其性能。

Speaker: 楦 刘 (北方工业大学，高能物理研究所)

核电子学报告.pptx

17:26 前沿物理实验无触发波形数字化与高带宽读出架构研究

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+ VU37P。波形数字化板卡前面板设计有两个FMC接插件，可为不同物理实验设计不同采样率及分辨率的ADC。不同于传统的读出电子学，前端ADC通道取消了本地硬件触发，所有通道数据将会经过简单的压缩编码后以无触发的方式汇总到触发及时钟分发板卡上。波形数字化板卡和触发及时钟分发板卡之间设计有4对高速串行收发器互联，数据传输的理论带宽为64 Gbps。多机箱之间的互联架构基于环形融合（Torus Fusion）互联拓扑，通过单根光纤进行连接，以不断升级系统的采样通道数。触发及时钟分发板卡并行处理本机箱内的所有通道波形，并同其他机箱完成高速信息交互而直接进行更高级别的、以物理为中心的触发。完成触发后，所有数据将会通过PCIe数据处理存储板卡传输到服务器。新的读出架构为更复杂的、更高效的触发算法的实现带来了可能。

Speaker: Mr 林 姜 (清华大学工程物理系)

前沿物理实验无触发波形数字化与高带宽读出架构研究.pptx

前沿物理实验无触发波形数字化与高带宽读出架构研究.pptx

18:00 → 19:00 晚餐

19:00 → 19:30 《核电子学与探测技术》编委会会议

Convener: 科军 朱 (中国核学会核电子学与核探测技术分会副理事长、秘书长)

19:00 介绍出席会议的嘉宾和领导

19:05 编辑部工作报告

19:25 宣读第七届编委会名单

Speaker: 龙 魏 (中国核学会核电子学与核探测技术分会理事长)

19:30 → 20:30 《核电子学与探测技术》编委会会议

Convener: 树彬 刘 (中国科学技术大学)

19:30 第七届编委会工作报告

Speaker: Qun OUYANG (IHEP)

19:50 编委会工作讨论

Friday, 11 August

08:30 → 10:06 第一分会场（RAS5）

Convener: 杰 言 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所)

08:30 基于高分辨率探测器的康普顿成像研究

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 mm3的硅酸钇镥（LYSO）晶体阵列和SiPM组成高三维空间分辨率吸收探测器，建立了康普顿成像原型机。探测器的性能测量的结果显示，除边缘晶体外，所有的晶体都能被清晰地分辨出来，两个探测器的平均能量分辨率分别达到了13.5%和19.1%。在原型机的研究基础上，我们开发了一种新型的图像重建算法，该算法结合了简单的反投影方法和极大似然期望最大化重建（MLEM）方法，两者相结合可以进一步优化康普顿相机系统的处理时间和图像质量。前期我们利用蒙特卡洛模拟数据进行了该图像重建方法的测试。下一步我们将使用简单搭建的康普顿相机获取点源和模体数据，对该康普顿相机的空间分辨率、灵敏度和图像性能进行评估。

Speaker: 正 柳 (中国科学院深圳先进技术研究院)

基于高分辨率探测器的康普顿成像研究.pdf

08:42 一体化核设计与安全评价软件系统TopMC在核探测领域的应用

核探测在医学、生物学、环境科学、石油勘探、土木工程、考古学、国家安全、艺术、核和粒子物理研究等各个领域都有广泛应用，其中基于蒙特卡罗方法的粒子输运计算工具对于探测器的设计与应用都具有重要作用。基于一体化核设计与安全评价软件系统TopMC，针对核探测领域涉及的光子-电子耦合输运、脉冲计数等关键问题进行了研究，实现了基于浓缩历史方法的精准电子输运模拟，采用Goudsmit-Saunderso多次散射理论计算每个电子步的角度偏转，采用Landau分布与高斯分布进行卷积的方法进行能量歧离，并构建了基于径迹历史树的光子-电子的高效脉冲计数。通过计算0.662MeV、4MeV和10MeV的γ射线在高纯锗探测器的脉冲高度谱、响应函数，以及核测井中NaI探测器的脉冲高度谱和通量密度等，验证了TopMC计算结果的正确性，表明TopMC在光子-电子耦合输运方面有较高的精度，在核探测等核技术交叉应用领域具有广阔的应用前景。

Speaker: Dr 斌 吴 (中科超安科技有限公司)

08:54 β-Ga2O3日盲型α粒子探测器的研究

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 材料的辐射探测器的研究只在仅快中子探测和Ｘ射线探测有所报道，尚未见有关带电粒子探测的研究的报道，对于实现日盲型α粒子探测器也未见报道。
本文制备了基于β-Ga2O3垂直结构的肖特基探测器，实现日盲型α粒子探测器，制备的方形的Ni/Au肖特基接触边长为3mm，Ti/Au欧姆接触背面全覆盖。利用原子力显微镜和X射线衍射仪对材料进行表征，表现出良好的结晶度和0.123nm的均方根粗糙度表明具有良好平整的表面形貌。在α粒子探测中，测量了器件的正向、反向电流-电压特性。使用241Am-α粒子源进行辐照，测试了探测器的粒子能谱，显示了33%的能量分辨率，电荷收集率达89%。

Speaker: 赫之 张 (大连理工大学)

会议汇报-辐射探测.pptx

09:06 对低Z和高Z材料进行鉴别的缪子散射成像系统

缪子散射成像技术利用具有强穿透能力的宇宙线缪子作为探针，可以无损地对不同材料进行成像。传统缪子散射成像系统由两组径迹探测器组成，可以对高Z材料（如核材料）进行有效的鉴别，对低Z材料（如爆炸物）的鉴别相对困难。为此，该研究提出在传统径迹探测器的基础上，增加切伦科夫探测器对低能缪子的动量进行精确测量，以同时实现对低Z和高Z材料的鉴别。
新的缪子散射成像系统拟采用塑料闪烁光纤探测器测量缪子穿过成像区域前后的径迹信息以及熔融石英作为辐射体的内反射成像切伦科夫探测器测量低能缪子动量。为了评估低能缪子在低Z和高Z材料鉴别方面的作用，该研究根据低能修正后的Gaisser公式构建产生子，利用简单蒙特卡洛方法模拟缪子传输过程中的多次弹性散射和探测器效应，发展能量相关的Kalman滤波径迹重建算法和最近点（PoCA）算法以重建材料的散射密度信息。结果表明，低能缪子的动量测量和精确的径迹重建可以显着提高对低Z材料的鉴别能力，这使得缪子成像系统有机会同时实现对低Z和高Z材料的有效鉴别。

Speaker: Dr 慧玲 李 (高能所)

NED2023-李慧玲.pdf

09:18 基于塑料闪烁光纤高位置分辨率的宇宙线缪子成像原型机

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 cm的塑料闪烁光纤，采用侧向耦合排布方式。85个探测器单元组成一个探测器平面，每个探测器单元耦合一个SiPM读出，采用通道压缩技术中的位置编码读出方法将读出电子学通道数压缩为128路。
通过在塑料闪烁光纤包层外面包裹反射层的方法，可以增大SiPM接收到的闪烁光子的数量，进而提高探测器单元的位置分辨。为了研究探测器单元三种包裹反射膜的封装方式，搭建了一个基于康普顿符合测量的测试平台，可定量描述不同封装方式的塑料闪烁光纤的光输出差异，以及在塑料闪烁光纤上不同相互作用位置点的光输出差异。
通过实验测量，宇宙线缪子成像系统的探测器单元接收到宇宙线缪子的计数率与理论计算的水平相当，并且八个探测器平面的位置分辨率与Geant4模拟的结果相当。

Speaker: 美婵 冯 (中国科学院高能物理研究所)

基于塑料闪烁光纤高位置分辨的宇宙线缪子成像原型机.pptx

09:30 基于时差和神经网络算法的新型大面积塑料闪烁体探测器缪子定位系统

宇宙线缪子是一种穿透力极强存在自然界中的本底射线。基于缪子成像的探测器种类有很多，但做到探测器结构简单，便携移动的进行户外成像应用的却很少。对此，本文设计了一种新的大面积塑料闪烁体探测器结构，即在塑料闪烁体的四个角和四个边都放置了SiPM，通过SiPM之间的响应时间差来对缪子入射到探测器板上的位置进行重建，并且引入神经网络算法对定位精度进行优化，减小定位误差，提升定位速度。与传统定位方法相比，无需探测器系统提供额外的触发信号和0时刻的时间，简化塑料闪烁体探测器结构的同时，提高了探测效率，该探测器具有结构简单易搭建，电子学组件少，方便移动的优势。本文通过Geant4模拟缪子入射到塑料闪烁体的过程，得到8个SiPM信号响应数据，通过时间差算法初步估算缪子的入射位置，并将SiPM信号响应数据作为神经网络算法的特征值，建立大数据集带入MLP、RBF和LSTM这三种神经网络模型，模型训练集的训练过程中通过自主学习来减少预测坐标和实际坐标的误差，提升重建精度。最终实现对缪子入射位置的精准定位。结果表明，在分析了三种神经网络对缪子入射位置的预测效果后，LSTM神经网络具有一定的缪子径迹修正能力，对缪子的位置预测效果更好，能够将时间差算法结果的平均误差从61mm降低到19.5mm。本研究为缪子成像的应用提供了一种新的探测器系统设计，拓宽了缪子成像应用渠道。

通讯作者：王晓冬，南华大学，18175871697，wangxd@usc.edu.cn

Speaker: 列 何 (南华大学)

基于时差和机器学习算法的大面积塑料闪烁体探测器的缪子定位研究-何列 .pptx

09:42 缪子多模态成像技术及重建图像质量评估

宇宇宙线缪子具有能域宽、穿透性强、无人工辐射等特点。这使得缪子成像技术可以实现目标物的非接触、远距离、无损成像。目前，常用的成像方法为利用缪子自身信息成像的散射和透射成像技术及利用缪子与物质相互作用产生的次级粒子信息来进行成像。其中，提高图像重建的速度及质量是扩展缪子成像技术应用领域的关键。本文在模拟层面：（1）提出了对高原子序数（Z）材料检测的新型快速成像算法，将传统的POCA 成像算法与机器学习DBSCAN 算法有机结合，并引入OPTICS 算法进行参数优化。（2）研究了一种针对低、中Z 材料成像的符合径迹密度成像方法，模拟了缪子与物质相互作用产生次级粒子的过程，给出了次级粒子的类型及对重建成像的机理。（3）在研究过程中发现，散射成像技术无法对低Z 材料成像，符合径迹密度成像技术由于自吸收效应所重建高Z 材料的图像会存在中空现象，而散射成像与符合径迹密度成像系统又有较好的兼容性。为提高重建图像质量，提出了一种结合散射成像和符合径迹密度成像的多模态成像技术，并引入了峰值信噪比（PSNR）进行定量分析。模拟结果表明：（1）改进的快速成像算法能较好排除噪声干扰，提高重建结果的质量及成像速度，且能准确重建出特殊核材料。而OPTICS 算法可将数据集进行排序，减少手动设置全局参数的难度，使得成像结果受参数选取的影响更小，并可直接根据聚类结果的凹陷程度及数据个数对高Z 和中Z 物质进行区分。（2）符合径迹密度成像方法能够重建出高质量的中Z 材料三维图像，能获得低Z 物质的轮廓和位置信息，并能对类似骨头的模型进行重建，初步验证了符合径迹密度成像技术在医学成像上的可行性。（3）多模态成像技术能弥补两种单个技术的不足，可在同一时间内重建出高、中、低Z 材料，且能较好的应用于复杂场景。对于原子序数相近的材料，多模态成像技术可以准确区分密度差异明显的材料。从PSNR 参数分析也可得到结论，多模态成像技术的重建结果明显优于两种单一的成像方法，并能较好的区分物体间10 mm 的间隙。

Speaker: 思远 罗 (南华大学)

NED2023-罗思远.pptx

09:54 基于双端读出位置敏感闪烁体的康普顿成像探测器研究

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 interaction）可通过两端信号重建得到伽马光子的三维作用深度。考虑到长条状闪烁体的定位精度与材料、尺寸、表面反射层参数以及读出电子学参数等多方面因素有关。本文利用Geant4模拟对比了尺寸为5×5×100mm的CsI（Tl）闪烁体在不同表面粗糙程度，不同反射层情况下对137Cs的位置分辨率和能量分辨率的变化趋势，并基于仿真结果进行实验测试。
利用SiPM作为读出器件，优化读出电路并经过多次实验测试，体积为5×5×100mm的CsI（Tl）闪烁体表面光滑、反射层材料采用二氧化钛涂层包裹时，利用137Cs进行准直测量，单根闪烁体两端读出的光子数比值随DOI（轴向作用深度）变化单调且明显，具有较好的位置分辨能力，平均位置分辨率为10.05%，同时其平均能量分辨率为7.6%。结合实验测量结果，将该参数代入两层长条闪烁体所构成的阵列进行康普顿成像的模拟实验，并利用MLEM迭代算法计算最终成像的角度分辨率约12°。

Speaker: 成帅 田 (成都理工大学)

基于双端读出位置敏感闪烁体的康普顿成像探测器研究.pptx

08:30 → 10:06 第三分会场（RCS5）

Convener: 刚 陈 (中国科学院高能物理研究所)

08:30 编码孔伽马相机复杂源成像技术研究

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的成像实验，并采用了评估编码孔相机对复杂辐射源成像质量的方法。结果显示，对上述四种形状辐射源成像的PSNR都达到了20以上，SSIM都达到了0.998以上。因此，本文提出的研究编码孔相机对复杂辐射源成像性能研究的新方法可靠性高。在应用于复杂辐射源成像的编码孔伽马相机的成像性能改进研究时，本文提供了一种完整的性能评估方法。

Speaker: Mr 玉瑞 秦 (Sichuan University)

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08:42 一种人体核素测量装置及方法

随着《“健康中国2030”规划纲要》的稳步实施及全国核医学科“一县一科”建设项目的持续落地，医用放射性同位素在放射诊疗领域的需求量逐年增大；对核素治疗人员及其家属、同事和可能与之接触的公众成员的辐射安全问题也愈加被重视。本文介绍了一种有关于核素治疗人员出院控制测量的方法及在此方法基础上研发的新型人体核素测量装置的临床试验报告：核素治疗人员体内残留放射性的测量因为涉及组织自屏蔽效应，与裸源测量存在较大差别。本文所述方法采用无准直设计方案，相较以往减少了运动部件质量，实现节能降耗、增加设备可靠性的同时，在保持误差相当的前提下，进一步减少了有效测量时间；本文所采用的方案是基于蒙特卡罗方法仿真应用，以无源效率刻度思想为指导；通过试验装置自带的双探测器系统实测数据为输入，经参考人建模、体格参数拟合及临床实测三个环节的连续修正得到更可靠的核素治疗人员体内残留放射活度，为其本人提供个性化的辐射防护建议，使其家属及可能与之接触的公众成员的辐射安全得到科学合理的保障。

Speaker: Mr 棋赟 王 (重庆建安仪器有限责任公司)

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一种人体核素测量装置及方法(会议PPT).pptx

08:54 宇宙线缪子散射成像技术在核反应堆方面的应用分析

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。
本论文预计基于Geant4对核反应堆进行系统模拟重建、成像能力评估和先验信息算法优化。首先采用上下共四层的探测器结构，获取入射和出射的宇宙线缪子径迹信息。分别对不同混凝土厚度下的待测物体采用PoCA算法进行成像。然后预计在探测器指标及不同混凝土厚度下分析缪子散射成像能最小识别指定材料的尺寸，完成系统成像能力评估。最后结合反应堆等固定场景下的建筑物等先验信息及对称性分析，采用基于先验的信息融合MLSD-EM算法，最终提升宇宙线缪子散射成像在核反应堆场景下的成像能力。

Speaker: Dr 佳佳 翟 (中国科学院高能物理研究所，散裂中子源科学中心)

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09:06 基于人工神经网络的高纯锗γ能谱仪康普顿散射事例甄别方法

在低活度水平放射性物质测量场合，通常采用反符合探测器与高纯锗探测器组合方式来降低康普顿散射本底，从而获得极低的检出限，提高测量精度。该法硬件系统复杂，成本高，不利于应用推广。本文提出了一种对高纯锗探测器输出脉冲信号进行数字化波形甄别以识别康普顿散射事例的方法，来抑制康普顿散射本底，提高能谱峰康比，并获得较低的最小可探测活度，而无需昂贵复杂的反符合探测器及装置。论文提出并搭建了一种人工神经网络模型根据脉冲波形识别事例类型。为了精确映射全吸收事例、部分吸收事例与脉冲信号形状之间的关系，对探测器输出的脉冲信号进行了数据剥离、数据标准化和数据填充。采用机器学习方法以脉冲信号预处理后得到的50个离散数据为输入对探测器输出脉冲信号类别进行识别和分类，从而甄别出部分能量沉积事例与全能量沉积事例，并剔除部分能量沉积事例，从而实现康普顿散射事例抑制的目的。该方法有效降低了高纯锗γ能谱仪的最小可探测活度。实验结果表明，对测量152Eu、137Cs和60Co放射源得到的能谱，康普顿抑制系数在伽马射线能量分别为344- keV、662- keV 、1173- keV和1332- keV时分别达到1.13、1.15、1.09和1.12。应用该方法后，对来自152Eu、137Cs和60Co放射源的能量分别为344- keV、662- keV 、1173- keV和1332- keV伽马射线的最小可探测活度分别降低了3.5%、6.6%、4.8%和26.5%。

Speaker: 纯頔 樊

NED2023.pptx

09:18 康普顿散射断层成像技术研究进展

康普顿散射断层成像是通过探测散射X/γ射线强度来反映物体内部电子密度分布，可实现单侧、原位、实时、三维成像的无损检测技术。我们近期开发了一套简易康普顿散射断层成像样机（图1），由X光机、面阵探测器、单针孔准直器和移动平台构成，面阵探测器采用21×21像素的高性能GAGG闪烁体阵列，单像素尺寸为2.1mm×2.1mm；单针孔准直器的开孔尺寸为0.8mm，张角为90°，固定在探测器前端，与探测器距离内部可调。X光机和整套探测系统均位于被测样品同侧，出射X射线经前准直器准直为约2mm宽的扇束，以45°角斜入射被测样品，与样品发生康普顿散射后再经单针孔准直器被面阵探测器收集。每次成像可获得一帧二维截面，通过载物平台步进或连续平移即可获得多帧二维截面图，将多帧图像堆叠即可实时获得物体三维结构。成像结果（图2）表明，该样机能准确地重建样品(小药瓶)的三维轮廓和内部空腔，空间分辨率约为1.5 mm。我们后续将开展优化设计，对成像结果进行相关几何校正和衰减校正等，相信该技术在地下物体、墙体材料、大型航空航天部件等高精度无损检测应用中将具有良好的发展潜力。

Speaker: 彦韬 刘 (中国科学院高能物理研究所)

康普顿散射断层成像技术研究进展-刘彦韬.pptx

08:30 → 10:06 第二分会场（RBS5）

Convener: 微 魏 (中国科学院高能物理研究所)

08:30 核电子学实验系统仪器与探测器用高稳定度高压电源的研究与开发

目前，我国多数大型科学实验及高校科研院所实验所使用的高压电源系统均为国外产品，意大利、德国、日本等公司占据着较高的国内需求市场，但存在价格昂贵、维护周期长等问题，本技术的开发与应用旨在降低我国核物理实验领域项目的投入成本，摆脱对国外产品的依赖。高密度程控高压电源系统包括上位机、下位机的软件，电路硬件系统，整体系统结构等。主要原理是采用A/D、D/A转换器件，保证电压、电流的测量精度和稳定度；采用SMT贴片技术，从设计上缩小产品整机体积；采用高可靠保护技术，实现过压、过流等保护。实验测试内容主要包括，采用高精度的6½电压电流表、示波器、高压测试设备搭建自动测试系统平台，从单路、多路到整机逐步进行精确测试，开展高温老化测试，震动实验等。攻克的关键技术问题包括高密度集成的高压系统设备运行时各项系统数据扫描上传显示的速度问题；当负载探测器出现故障时精确定位探测器位置的系统过压、过流、超温报警问题；高密度整机运行时设备散热问题和多路高压输出互相干扰问题等。该项拥有自主知识产权的高密度程控高压电源系统技术已在高海拔宇宙线观测站（LHAASO）项目中成功应用，填补国内空白并达到国际领先水平。

Speaker: 海龙 杨 (森特尔（天津）光电仪器开发有限公司)

08:42 核电子学实验系统程控高压云电源管控平台的研究与开发

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、运营数据的分析和故障信息的报警提示，最终达到安全可靠、集中监控、定期巡检、现场缺陷处置、事故抢修、定期预防性试验的程控云电源的智能管理模式。

Speaker: Mr 军 高 (核电子学与核探测产业技术创新战略联盟)

08:54 基于信号“标记—选通”技术的单光子消除方法研究

液闪测量技术是一项高效、便捷的放射性核素活度检测技术，具有样品制备简单容易、灵敏度高以及探测效率高等优点，被广泛应用于大气、环境和生物等样品中低能核素活度的测量，如C-14、H-3和Fe-55等。在测量过程中，由样品和闪烁液混合的过程中会产生化学发光（样品与闪烁液化学反应产生激发态分子，退激后产生单光子）和闪烁液在曝光的情况下会光致发光（闪烁液中分子吸收光后处于激发态退激后产生单光子）等情况将产生大量单光子会影响测量结果的准确性，尤其是在低能β活度测量中。基于此，本文提出了一种β信号“标记-选通”的单光子消除方案，该方案利用快响应光电倍增管（PMT）具有良好保留信号时间的特性，对快响应PMT最后一级打拿极输出的低能β和单光子信号进行“标记”，通过“标记”的β信号控制模拟电子，通过控制开关通断实现快响应PMT阳极输出β信号的“选通”。采用14C液闪样品和单光子样品进行实验验证，结果显示：单光子信号的衰减时间在28ns以下，β信号的衰减时间28~80ns，采用“标记—选通”技术能够有效地消除单光子信号，为低能β核素活度的精准测量提供一种方案。

Speaker: 鹏鹏 张 (中国辐射防护研究院)

张鹏鹏_基于信号“标记—选通”技术的单光子消除方法研究.pptx

09:06 时分复用SQUID室温电子学

工作在mK温区的超导转变边沿探测器（TES）具有极低的噪声水平以及优异的能量分辨，目前广泛应用于宇宙微波背景辐射探测以及同步辐射/自由电子激光精细谱仪。随着探测器像素的提高，意味着不仅是低温端，同时室温端电子学系统设计所占用的空间以及功耗将越来越大。TES大规模阵列应用的瓶颈在于基于超导量子干涉仪（SQUID）的低温复用读出，目前最为成熟的是时分复用SQUID（TDM）。本论文为TDM开发室温读出电子学。TDM的两级SQUID读出架构通过循环选通每一行第一级SQUID，借助SQUID超导选通开关控制，的形式实现了多个多个探测器的复用读出，这大大简化了室温端电子学读出系统所占的空间以及降低了各个环节功耗的问题，但对整个电子学读出系统功能设计的复杂度提出挑战。对于TDM架构，借助分行式独立反馈的数字比例积分微分（PID）的反馈算法，结合选通逻辑，实现实时同步反馈输出，以此更好的保证每行的SQUID实时处在更稳定的磁通锁定点而不受其它行的影响。本项工作目标是实现单通道满足20:1的TDM复用设计。

Speaker: Mr 楠 李 (山东大学)

NED2023_NanLi_report_final.pdf

09:18 基于FPGA/树莓派的分布式伽马射线探测器读出电子学设计

地面伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGFs)是一类发生在雷暴中的高能辐射现象，可用于研究闪电的起电机制，针对雷暴多发地区进行地基阵列观测有距离源区近、闪电发生频率相对较高的优势，针对地面伽马闪的探测设计一种基于FPGA/树莓派的分布式读出电子学系统，该系统包含电子学设计与探测器无线控制系统。电子学包含模拟前端、基于FPGA的数字脉冲处理系统和基于树莓派的数据传输系统；模拟前端使用CREMAT公司的CR150和CR160评估板对探测器输出的信号进行积分、放大和滤波；利用FPGA实现对探测器核脉冲信号高速采集、处理、到来时间记录与探测数据发送；树莓派通过无线网络将FPGA读出数据与探测器环境温湿度、探测器偏置高压监测数据上传服务器；服务器可进行探测数据存储与探测器监测数据汇总显示。探测器无线控制系统可以远程对探测器部分运行参数进行调整，可实现探测器的分布式运行。通过对系统测试，系统在输入电荷0-1100fC范围内线性度良好。此分布式探测器电子学读出系统可以满足地面伽马闪探测对探测器远程运行、低成本组网的要求，此分布式读出电子学系统可应用于多数探测器。

Speaker: 舒昂 尹 (广西大学)

基于fpga树莓派的分布式伽马射线探测器读出电子学设计.pptx

09:30 ATLAS实验二期升级的HGTD探测器外设电路的研制

HGTD探测器外设电路的研制
车轶旻1，徐达2，葛振武1，王传烨1，翟明杰2，张杰2，张雷1
1.南京大学物理学院，2.中国科学院高能物理研究所

高颗粒度时间探测器（HGTD）是ATLAS实验第二阶段升级（Phase-II）的核心项目之一，计划安装在ATLAS探测器的前向区域，通过精确测量粒子的时间信息来压低未来LHC高亮度对撞模式下的高事例堆积本底。外设电路（PEB）在HGTD探测器的数据链路和运行监控中处于中心地位，不但负责了HGTD探测器模块与数据获取系统和与亮度测量系统之间的数据通讯，同时还负责了传感器温度、电压的监控等功能。
PEB通过柔性电路板(Flex)与探测器模块上的专用读出芯片ALTIROC相连接。HGTD共有超过8000个探测器模块。根据位置的不同，每个模块的数据率可高达1.28 Gbit s−1。专用芯片lpGBT将汇集多个模块的数据，再通过光纤传输到探测器外的DAQ系统。同时PEB还要为探测器模块提供低压电源，控制信号，和传感器的偏置高压。在PEB中，差分的e-link信号线负责时间测量数据的传输，而控制和配置信号则I2C总线传递。10V到1.2V的DC-DC转换器bPol专业芯片为ATLTIROC和其他芯片提供所需的低压电源，而ASIC的实际电压和传感器温度经过64到1的专用选通芯片MUX来连接到lpGBT上的ADC进行测量。在完成上述复杂功能的同时，PEB的研制还需要考虑ATLAS探测器超前区抗高粒子辐照的要求，以及极其有限面积和空间下的电路设计、散热、以及信号完整性。
本报告将介绍HGTD探测器外设电路PEB的计划和研究现状，包括：关键自研芯片的抗辐照、高低温等测试，演示机的研发和关键设计思路的验证等。

Speaker: 雷 张 (南京大学)

PEB_核电子学年会2023-V３.pdf

09:42 多路弗里希栅CZT探测器读出电子学的研制

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 CZT探测器的最小单元为CZT棒(6620mm3或8830mm3)，通过对其阴极、阳极和靠近阳极的四个侧面共六路读出，通过获得时间和幅度信息来实现三维位置灵敏测量和高分辨能量测量，为此我们设计了VFG-CZT多通道读出系统。该读出系统包括前端放大电路以及后端高速波形采集系统，其中放大电路采用国产前放芯片对输出信号进行前置放大，而高速波形采集系统为集成了高速ADC与FPGA的板卡，ADC可实现四通道交替采样，每通道采样频率可达1.2GHz，我们选用Xilinx Zynq UltraScale型号的FPGA，实现PL端与PS端的实时通信。该读出系统在PL端通过高速ADC采集前放信号，设计数字滤波器，实现实时触发判选，并使用数字多相计数器提取高精度时间信息，同时记录脉冲波形信息，在PS端实现数据通信传输功能，并通过高速以太网接口将该数据实时传输至上位机。

Speaker: 若思 卢 (中国科学院高能物理研究所)

卢若思报告.pptx

09:54 应用于sPHENIX探测器上基于实时机器学习的快速数据处理

应用于sPHENIX探测器上基于实时机器学习的快速数据处理
陈耀忠1，郎磊1，王亚平1，陈凯1
1.华中师范大学，湖北，武汉 430000
RHIC 提供的质子束流亮度可使质子-质子和质子-金核碰撞事例率达到 10 MHz ，而sPHENIX 探测器的量能器读出速度限制整体触发率在15 kHz左右，若采用现有触发读出模式则只有少于1%的碰撞数据被收集。因此，我们基于无触发读出的硅像素与硅微条探测器的高宽带数据流，针对重味物理设计新的触发系统以提升其触发效率。该系统基于机器学习实现快速碰撞事例的径迹重建和重味事例（碰撞中产生了粲夸克或底夸克）触发算法，该算法最终将被部署在基于FPGA的板卡，以实现在线、高速、低延时的重味物理事例判选。
基于快径迹探测器MVTX 和INTT提供的带电粒子在 5 层筒面上的击中信息，算法处理流程包括；首先，由轻量级神经网络MLP模型基于输入击中信息快速构建击中的拓扑结构图。其次，拓扑结构图的边经GNN模型消息传递更新后标定，进而重建碰撞事例中带电粒子的飞行径迹。最后，根据重味强子的衰变拓扑结构特点，结合注意力机制提取径迹内部信息和二分布图关注径迹间关联性的算法优势，重味事例触发模型能有效提取碰撞事例特征信息，实现高效重味事例判选。初步结果表明，重味事例判选算法显著提升了质子-质子和质子-金核碰撞事件中含有重味产生的事例统计量，有助于深入理解重味夸克的产生机制及其在热密物质中的能量损失机制。

通讯作者：王亚平，华中师范大学 ，wangyaping@mail.ccnu.edu.cn，
陈凯，华中师范大学 ，chenkai@ccnu.edu.cn，

Speaker: 耀忠 陈 (华中师范大学粒子研究所)

GNN_HF_sPHENIX_Yaozhong.pdf

10:06 → 10:26 茶歇

10:26 → 12:02 第一分会场（RAS6)

Convener: 详 周 (武汉大学)

10:26 闪烁体阵列自编码探测器的宽能区伽马成像方法研究

核辐射成像技术作为搜寻放射性热点的重要手段，能够对辐射热点的空间分布进行重建，在环境监测、国土安全、核退役和核应急等领域得到广泛应用。针对康普顿成像技术对低能射线成像灵敏度较低的问题，采用阵列自编码探测器的方式同时对高、低能伽马射线进行成像。阵列自编码探测器共两层，第一层作为自编码探测器不仅可以作为低能射线成像的前端准直器，还可以作为高能射线进行康普顿成像的散射探测器，覆盖更宽的成像能量区间，第二层作为吸收探测器进行成像。
为了更好地研究阵列自编码探测器对高、低能伽马射线的成像效果，本研究中采用6×6×5mm的CsI(Tl)闪烁体耦合同面积的SiPM构成自编码探测器的最小探测单元，并采用6×6×10mm的CsI(Tl) 闪烁体耦合同面积的SiPM构成作为吸收探测器的最小探测单元。将自编码探测器的最小探测单元以编码数为17×17的MURA方式进行编码，形成类似于编码板的孔结构，同时将吸收探测器按照11×11进行排列。通过Geant4软件建立阵列自编码探测器的几何模型，模拟了阵列自编码探测器对放射源的远场成像，并分析了对高、低能伽马射线的成像灵敏度。
阵列自编码的闪烁体探测器优势在于摈弃了传统低能射线成像所需的编码板，并支持中高能射线的康普顿成像，减小了整个探测器系统的成本、体积和重量，并扩宽了成像视野和提高了康普顿成像的效率。

Speaker: 新宇 杨 (成都理工大学)

闪烁体阵列自编码探测器的宽能区伽马成像方法研究.pptx

10:38 用于核应急探测的密闭腔级联GEM-TEPC研究

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%。

Speaker: Dr 海云 王 (中国医学科学院放射医学研究所)

NED20230811-王海云.pdf

10:50 基于BGO晶体的地面伽马射线探测器阵列的下行地面伽马射线观测

地面伽马射线闪光(Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGFs)是由地面雷暴云层产生的短暂(~5ms)而强烈(>10Mev)的高能光子爆发。根据地面伽马射线的出射方向不同，可分为上行地面伽马射线与下行地面伽马射线。自1990年发射的CGRO首次观测到上行地面伽马射线以来，RHESSI，FERMI，AGILE，ASIM等多个近地卫星均探测到了上行地面伽马射线，且目前各个探测器每月的时件数达到了60-70个，通过利用与地面伽马射线同时产生的低频电磁信号将放射源定位在12km左右；通过在产生地面伽马射线的云层下方放置有效的探测器探测到下行的地面伽马射线，并将放射源定位在2-5km，但目前下行地面伽马射线有效观测平台较少。通过搭建有效的地面探测器阵列，可实现与卫星平台的协同观测，对同个雷暴过程产生的上行与下行地面伽马射线闪光特性进行横向对比分析,这对构建三维雷云电场，电荷分布，闪电的始发机制，研究强电场气体介质中粒子输运，强电场中相对论性粒子的相互作用等物理问题具有重要意义。通过搭建基于BGO晶体的地面伽马射线探测器阵列实现对下行地面伽马射线高能段区域的有效观测。本探测器阵列将于本年6月份于广西南宁广西大学物理学院楼顶进行观测。

Speaker: 想 李 (广西大学)

李想-广西大学.pptx

11:02 适用于钻井探矿的缪子成像探测器设计

宇宙射线缪子来源于宇宙射线与大气层相互作用，通量非常丰富，且缪子具有非常强的穿透能力，可以穿透数百米的岩石，其高能部分甚至可以穿透数千米深的岩石。通常利用天然缪子来进行大体积物质的成像，在地质研究领域，可以通过缪子透射成像的方法获取地质信息，对土壤中的空腔进行探测。在探矿领域，也可以利用缪子透射成像的方法，将探测器置入钻井中，就可以对矿藏的分布进行探测，节省大量的人力物力。但在勘探钻井中，要对矿藏进行定位需要较好的角度分辨率，且钻井的口径有所限制，目前国内外尚没有在这两方面都满足要求的缪子成像探测器。本文通过蒙特卡罗GEANT4程序，在国内外研究的基础上设计模拟系统研究了一种读出通道合理，适用于小口径钻井探矿的圆柱形探测器。模拟了所设计探测器对土壤中金矿进行成像以及对土壤中空腔进行定位的过程，同时研究了相应的成像算法，利用该成像算法实现了矿藏位置的呈现与空腔距离的测量。模拟结果表明，利用设计的该圆柱形探测器，可以实现对矿藏的定位以及对土壤中空腔的测距，且矿藏定位与空腔测距误差皆不超过10%。

Speaker: 隆乡 尹 (南华大学)

尹隆乡.pptx

11:14 面向行星表面元素测量的小型化伽马谱仪原理样机设计进展

确定行星表面的主要和重要微量元素的空间分布是行星探测的重要目标之一。伽马射线探测具有探测能量范围广、探测深度大和激发源自然产生的优势，已经被证明是一种可靠的元素探测方式，并被多个行星任务所采用。但是目前的行星伽马谱仪在体积、质量和功耗等行星科学载荷参数和能谱分辨率等方面还有进一步完善的空间。CdZnTe 探测器探测器具有高分辨率、体积小和室温工作的特点，可以很好的契合行星伽马能谱探测任务。基于CdZnTe探测器的行星元素伽马谱仪原理样机使用CdZnTe探测器作为主要探测器，BGO晶体反符合屏蔽和辅助探测，本文仿真了此种探测组合结构的性能，并实现了伽马谱仪原理样机。该谱仪进行了放射源、反射性土壤和中子激发特定元素实验，CdZnTe探测器对$^{137}Cs@662keV$的能量分辨率为2%，BGO晶体可以辅助探测高能伽马射线，可以分辨行星探测的主要元素。

Speaker: 磊 黄 (中国科学技术大学)

用于行星表面元素分析的小型化伽马谱仪原理样机研究.pptx

11:26 面向先进光源需求的SDD探测器系统研发与进展

同步辐射装置是重要的多学科研究平台，探测器技术则是决定同步辐射装置性能发挥程度和运行效率质量的关键因素。硅漂移探测器（Silicon Drift Detector, SDD）是一种高计数率、高能量分辨率、无需液氮冷却的探测器，近年来在同步辐射谱学实验中应用广泛。项目组依托于先进光源技术研发与测试平台（PAPS）传感器及快电子学实验室搭建了谱学探测器研发与测试平台，可以实现谱学探测器的全流程测试验证。在SDD传感器方面通过设计和优化器件结构和工艺参数，开发成功8吋专用半导体制造工艺，实现单元和阵列SDD传感器的制备。经测试单元SDD传感器漏电流可达10pA@-20℃，2x10单元阵列传感器漏电流可达20nA@25℃；研制了多通道超低噪声电荷灵敏前放ASIC，噪声达到ENC~ 5e+6e/pF@-20℃（for SDD 1us）；基于ASIC完成低温低噪声的电子学测试系统搭建，同时开展了自研传感器、ASIC及数据采集系统的联合调试，测得单元SDD探测器系统能量分辨率达到187eV@5.9keV（-20℃）。

Speaker: 子瑜 暴 (中国科学院高能物理研究所)

暴子瑜_面向先进光源需求的SDD探测器系统研发与进展.pptx

11:38 硬X射线超导转变边沿探测器研发进展

超导相变边沿探测器（Transition-Edge Sensor，以下简称TES）是一类基于低温超导材料的探测器。其利用材料由超导到失超的相变过程中电阻随温度的急剧变化，来进行粒子能量的精确测量。入射粒子轰击到TES上之后，其能量最终以热量的形式耗散到TES中，此过程带来的温度变化使得TES电阻急剧增加，从而在恒压偏置的电路下输出电流信号，电流信号的大小即反映了入射粒子的能量值。此种探测器的能量分辨率由超导材料的声子热噪声决定。利用低温超导材料极低的相变温度（～100 mK），可以实现极高的能量分辨率。该类探测器在光子、带电粒子探测中均有应用，在硬X射线能量段的分辨率E/∆E可达2000。其出色的能量分辨率相较基于半导体的探测器来说有明显优势。
本课题组基于超导铝锰合金材料进行TES探测器的研发，设计了不同尺寸、工艺参数的TES，得到了饱和能量大于60 keV的初代器件，未来将继续优化探测器的饱和能量及分辨率。课题组的研发方向为10 keV ～ 200 keV的光子能量探测，目标应用领域包括高能空间天文探测、材料荧光谱的高精度测量、放射性同位素的精确分辨、样品微量元素的检测等。

Speaker: 代康 闫 (IHEP)

硬X射线超导转变边沿探测器研发进展_闫代康.pdf

11:50 CdZnTe康普顿成像探测器设计和直接背投影法图像重建

为实现半导体碲锌镉（CdZnTe）探测器在核安全监控、质子重离子放疗射程评估验证等高能射线成像领域的应用，设计了像素型CdZnTe康普顿成像探测器，计算探测器的几何参数、能量分辨率以及多普勒展宽等因素对康普顿探测器空间角分辨率的影响。结合器件制备工艺和器件性能之间的关系，优化了CdZnTe像素探测器的像素电极尺寸，探测器在电极平面的空间分辨率等于像素尺寸2 mm；结合深度灵敏算法，探测器在垂直于电极平面的空间分辨能力为1 mm。计算得到探测器的几何参数对角分辨率的响应曲线，总体而言，发生康普顿向后散射时的探测器角分辨率优于发生康普顿向前散射时的探测器角分辨率，当散射角在2.5°-160°之间时，像素型CdZnTe康普顿成像探测器总体角分辨率优于0.5°。采用直径为3 mm和 5 mm的两个活度存在差异的137Cs放射源进行康普顿成像实验，两放射源相距约1.5 cm、置于探测器阴极表面上方60-70 mm处。使用直接背投影法进行图像重建验证像素型CdZnTe康普顿成像探测器的成像性能，结果表明，CdZnTe康普顿成像探测器可实现对双137Cs放射源的图像重建，对双源相对位置的平均重建结果为1.55 cm，较为准确，但受限于图像重建方法对图像空间内非源位置的赋值，重建图像对单点源的空间分辨率较差，平均重建的FWHM约在3-4 cm。

Speaker: Dr 蕊 武 (西北工业大学)

10:30 → 12:00 微电子学专题研讨会

Convener: 微 魏 (中国科学院高能物理研究所)

10:30 → 12:00 核电子学专题研讨会

Convener: 鸣 曾 (清华大学)

12:02 → 13:02 午餐

13:30 → 15:30 大会报告（Plenary5）

Convener: 玉朋 徐 (中国科学院高能物理研究所)

13:30 高能宇宙辐射探测设施HERD

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。

Speaker: 永伟 董 (中国科学院高能物理研究所)

14:00 闪烁晶体发展的现状、挑战与机遇

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。

Speaker: 云涛 吴 (中国科学院上海硅酸盐研究所)

14:30 微结构气体探测器研究与应用

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。

Speaker: 志永 张 (中国科学技术大学)

微结构气体探测器研究与应用-张志永20230811-NED2023.pdf

15:00 光子计数型能谱CT探测器技术进展

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。

Speaker: 智 邓 (清华大学)

光子计数型能谱CT探测器技术进展.pdf

15:30 → 16:00 茶歇

16:00 → 18:10 大会报告&闭幕式（Plenary6）

Convener: 科军 朱 (中国科学院高能物理研究所)

16:00 图像引导在放射治疗中的应用

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。

Speaker: 益东 杨 (中国科学技术大学)

16:30 大语言模型分析与多模态大模型介绍

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。

Speaker: 家俊 张

17:15 大会总结报告

Speaker: 志宇 孙 (中国科学院近代物理研究所)

18:10 → 19:10 晚餐