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Description
即将于2025年建成的强流重离子加速器（High Intensity heavy-ion AcceleratorFacility, HIAF）上包含了一条放射性次级束分离线（HIAF FRagment Separator，HFRS）。HFRS具备普通传输线和实验线（即分离器）的双重功能，是束流能量和强度都更高的新一代放射性束流装置。该束线在多个位置上选择了一对相互倒置的Twins-TPC探测器实现粒子鉴别和束流监测。Twins-TPC作为整个束线各探测器中通道数最多、数据量最大的分系统，对读出电子学提出了高集成度、高计数率和大动态范围的要求，基于此需求，本文开展了HFRS-TPC前端读出电子学原型机系统的研制，针对高集成度、大动态范围的需求开展了技术攻关。
HFRS-TPC前端读出电子学原型机系统由ASIC板、前端板、数据汇总板和时钟扇出板构成，可以实现256路探测器信号的读出和处理。其中ASIC板基于近物所自研的一款ASIC芯片FEAM研制，实现探测器信号的放大、整形等处理；前端板基于两片高集成度ADC和FPGA，单板实现64路模拟信号的AD转换及在线处理，处理后的数据通过光纤接口传输至数据汇总板；数据汇总板单板可以实现8路光纤数据汇总，汇总后数据通过PCIe 3.0接口直接上传至服务器；时钟扇出板提供多路同步时钟，各前端板基于同步时钟工作。
在实验室对原型机系统进行测试，采用信号源模拟探测器输出。测试表明，在10fC-1PC输入动态范围内，系统积分非线性好于1%，在输入大于100fC后，系统时间分辨（sigma）好于1ns。原型机与Twins-TPC探测器原型机对接，使用激光进行测试，电子学系统工作正常。下一步，将针对高计数率需求继续开展技术攻关，满足HFRS-TPC单通道100kHz的计数率要求。
