Conveners
第二分会场（RBS2）
- 武 高 (西北工业大学)
NνDEx（No Neutrino Double-beta-decay Experiment）是基于高压气体时间投影室（Time Projection Chamber，TPC）新型无雪崩放大电荷测量技术来寻找六氟化硒无中微子双贝塔衰变现象的实验。端盖可容纳一个直径为0.9米的读出平面，大约由10000个Topmetal-S传感器组成。本文主要介绍前端电子学的方案设计和基于商用芯片的19像素前端读出电子学原型样机。
前端电子学主要由数十个前端读出模块组成，每个模块则由Topmetal-S传感器、波形数字化和数据传输电路构成。其中，Topmetal-S传感器主要用于收集电荷，并通过片内电荷灵敏放大器（Charge-Sensitive Amplifier，CSA）放大后输出模拟脉冲。现阶段，波形数字化主要采用商用多通道模数转换器（Analog to Digital...
微结构气体探测器具有易大面积制作、位置分辨率高等优点，已在粒子物理实验领域得到广泛应用。庞大的读出通道数是限制其更高精度和更大面积应用的瓶颈之一，也对系统的集成度、功耗、成本等方面带来了极大挑战。如作者正在开展的宇宙线缪子成像装置研究中，需要采用大面积高位置分辨的Micromegas探测器以提升有效接收面积，这也带来了需要海量读出通道的挑战。针对这一挑战，本研究提出了应用于时间和空间稀疏条件下的读出电子学通道复用技术——直接编码读出方案，并通过相关理论证明其可行性。基于这一理论，本研究完成了两种编码复用方法的构建，并开展了不同压缩比例的编码复用前端电子学设计。在当前的设计中，最高能够利用64路电子学完成1024路探测器信号的读出，即实现16倍的通道压缩比。设计的编码复用电路已经在不同尺寸的探测器上得到应用，并结合40 cm × 40...
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...
本文介绍了一种数字延迟发生器（DDG）原型的设计方案与实现过程，该原型具备高精度、低抖动和宽延迟范围的特点，并完全基于现场可编程门阵列（FPGA）实现。该DDG的结构融合了嵌入式时间-数字转换器（TDC）与多级时间插值（MTI）延迟逻辑的组合。本文深入探讨了在外部触发模式下影响延时抖动的各种因素，并精心选取了针对这些因素的优化策略。嵌入式TDC通过自动校准，能够精准地测量外部触发器与FPGA内部时钟信号之间的时间差。当其与MTI延迟逻辑结合时，便实现了对延迟时间的高精度调控。此设计完全利用FPGA的内置资源，不仅简化了实现过程，还提高了对各种应用场景的适应性。测试结果表明，该原型的延迟分辨达20 ps，并且在外部触发模式下工作时，能实现峰峰值105 ps（RMS值20 ps）的抖动性能。
正电子发射断层扫描（PET）技术在医学影像领域具有广泛的应用，是临床神经疾病、心脏、肿瘤诊断的“金标准”。在核医学诊疗中PET探测器的性能直接影响成像质量。本课题旨在基于硅酸钇镥（LYSO）晶体和硅光电二极管（SiPM），自主设计一种新型的PET探测器，以实现更准确、灵敏的人体全身PET成像。为减少系统的输出通道数，采用均衡电荷分配单元对8×8阵列SiPM的信号读出，同时使用阻抗电桥单元将通道数进一步减少至4路，实现了N×N路输入简化为4路输出信号，降低采集的冗杂度。通过前置放大和滤波成形电路，确保信号的准确采集和处理。使用采样频率125MHz的高速数字化采集系统进行在线采集，利用波形积分法获得PET探测器的二维位置图，在511 keV能量下的能量分辨率为15.28 %，晶体位置区分平均值为0.8...
微结构气体探测器可以实现二维或三维粒子径迹探测，因此在大型粒子物理实验和辐射成像等领域中有广泛的应用前景。微结构气体探测器往往需要高密度读出电子学。WASA芯片是一款针对CEPC-TPC研制的16通道低功耗、高集成度前端ASIC芯片。单通道集成了模拟前端、最高可达100 MSPS采样率和10bit精度波形采样ADC以及数字滤波等模块，功耗小于5mW/ch。同时还支持外触发，自触发以及外触发加窗等多种触发模式。
本文基于WASA芯片开展可扩展读出电子学系统的研制，采用模块化的设计思路：前端板（Front-End Card，FE）搭载4片WASA芯片，提供64输入通道；扇出叠层板（Stack Board，STK）放置在探测器后端，为单宽FMC形式，可通过线缆连接3个FE；数据读出核心板，采用了自研的FMC子板CUTE-WR-A7，支持小白兔协议（White Rabbit，IEEE...
