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Description
微结构气体（Micromegas）探测器作为一种气体探测器，以其高位置分辨率、高计数率和高增益等优点，在超低本底α、β测量、宇宙线μ子成像和中子测量等多种辐射监测领域显示出巨大的应用潜力。Micromegas探测器的高位置分辨率得益于其精密的微结构设计，使其能够精确测量粒子的径迹和能量沉积。高计数率的特点使其能够在高粒子流环境中有效运行，而高增益则确保了对弱信号的可靠探测。
为了充分发挥Micromegas这类探测器的优点，作者团队专注于多通道、高动态范围和高性能数据读出电子学的设计与研制。通过开发一套128通道通用电子学结构，团队实现了高效的数据收集和处理。该系统通过128路分离器件电荷灵敏前置放大器和全差分运算放大器，将信号送入12bit多通道高速模拟数字转换器（ADC）进行波形数字化。接着，数字信号通过JESD204B高速串行接口送入现场可编程门阵列（FPGA）进行进一步处理，包括数字滤波、触发判选、阈值压缩和数据上传等操作。
这套读出电子学系统的设计目标是实现200fC至5pC的量程，同时保持小于0.2fC的噪声水平，以确保高灵敏度和低噪声的探测能力。通过实验验证，该系统在满足高计数率需求方面表现优异，能够在FPGA中进行时间和幅度的提取，并对数据进行进一步压缩，实测结果显示其计数率可以达到较高水平。
此外，该系统在高动态范围内保持了稳定的性能，适用于多种复杂辐射环境中的探测任务。这种多通道、高速率的读出电子学系统，不仅可以应用于Micromegas探测器，还适用于其他类型的探测器，如微通道板（MCP）等。通过这种通用的读出电子学系统，各类探测器能够更有效地进行高精度测量和数据分析，显著提升整体性能。
未来，随着不断的优化和改进，这类高性能读出电子学系统将继续在核辐射监测、宇宙线研究以及其他相关科学领域发挥重要作用，为基础研究和实际应用提供有力支持。
