第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会（NED&CAGD2024）

15 Jul 2024, 08:00 → 17 Jul 2024, 18:00 Asia/Shanghai

山东青岛黄海饭店

龙 魏 (中国科学院高能物理研究所)

为了更好地推动核电子学与核探测技术学科、先进气体探测器领域的发展创新，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、核探测与核电子学国家重点实验室联合，将于2024年7月在山东青岛召开第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会，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&CAGD2024

二、会议时间及地点：

会议报到：2024年7月14日

会议时间：2024年7月15日~17日

会议地点：山东青岛黄海饭店（青岛市南区延安一路75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

                 中国科学院高能物理研究所

承办单位：山东大学

                 山东核电有限公司

                 核探测与核电子学国家重点实验室

                 IEEE NPSS Beijing Chapter

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）

            祝成光 教授（山东大学）

            胡坤 研究员（山东大学）

            郑阳恒 教授（中国科学院大学）

            刘建北 教授（中国科学技术大学）

            李建伟 正高级工程师（山东核电有限公司）

            陈玛丽 高工（中国科学院高能物理研究所）

四、会议日程

7月14日	会议报到（14:00-20:00） 地点：山东青岛黄海饭店（青岛市南区延安一路75号）
7月15日	全天：全体会议，大会开幕式及大会邀请报告 晚间：核电子学与核探测技术分会第十届理事会会议
7月16日	全天：分会场报告
7月17日	上午：分会场报告 下午：全体会议，大会邀请报告及闭幕式
7月18日	离会

 

五、会议有关的联络方式

• 陈玛丽（中国科学院高能物理研究所，电话：010-88236046，13521783366；Email：chenml@ihep.ac.cn）
• 张兰（山东大学，电话：0532-58631360，13793114353；Email：lanzhang@sdu.edu.cn）
• 王丽（中国科学技术大学，电话：0551-63603703，18010881049；Email：liwang51@ustc.edu.cn）
• 葛仙（分会财务，电话：010-88235902，15611938218，Email：gex@ihep.ac.cn）

中国核学会

2024年4月22日

NEDCAGD2024论文摘要格式要求.docx

NED&CAGD会议证明（1800）.pdf

NED&CAGD会议证明（2000）.pdf

NED&CAGD会议证明（2300）.pdf

NED&CAGD会议证明（2500）.pdf

关于召开第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会的通知.pdf

第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会征文通知.pdf

Monday, 15 July

大会开幕式

Convener: 科军 朱 (中国科学院高能物理研究所)

1 中国核学会核电子学与核探测技术分会理事长、中国科学院高能物理研究所党委书记 魏龙研究员 致辞

2 山东大学前沿交叉科学青岛研究院院长 黄性涛 教授 致辞

3 山东核电有限公司 王翔宇 处长 致辞

大会报告（Plenary1）

Convener: 龙 魏 (中国科学院高能物理研究所)

4 基于激光与相对论电子束相互作用的驱动的新型加速器光源

基于激光与相对论高亮度电子束的拟康普顿散射过程，可以产生高能X射线或伽马射线光子。逆康普顿散射X射线/伽马射线源在高能光子能段与同步辐射光源及自由电子激光等主流加速器光源相比更具优势。在扭摆磁铁中利用激光场对相对论电子束的能量调制，形成电子束的微聚束（Micro-Bunching）,从而产生大功率的相干辐射。稳态微聚束光源（SSMB）就是将这一过程在电子储存环中稳定（Steady State）地实现。该报告首先介绍电子束与激光相互作用的物理过程，重点讲述清华大学在过去20年中，在以光阴极微波电子枪为代表的高亮度电子束的产生、传输及操控等方面的研究进展，以及在逆康普顿散射光源、稳态微聚束光源等先进加速器光源方面取得的研究进展，并简介这些光源的潜在应用。

Speaker: 传祥 唐 (清华大学)

5 爱因斯坦探针卫星——探索X射线宇宙

爱因斯坦探针卫星（EP）是一个空间X射线天文台，旨在对宇宙软X射线波段进行高灵敏度的监测，有望系统性发现银河系内和河外X射线暂现源，并监视已知源的时变。EP卫星有两个载荷：宽视场X射线望远镜使用微孔 X 射线光学器件和大靶面科学级CMOS探测器实现了3600平方度视场的实时监测，核心器件完全国产化；后随X射线望远镜使用Wolter I光学和PNCCD探测器实现高灵敏度后随观测。EP卫星是由中国科学院主导、欧洲航天局、德国马普地外物理所和法国航天局共同参与的国际合作项目。自2024年1月发射以来，卫星工作状态良好，目前处于测试定标阶段，已发现20余例强暂现源和100余例弱暂现源，并捕捉到200多例恒星耀发，展示了其强大的科学能力。

Speaker: 志兴 凌 (中国科学院国家天文台)

09:50 合影&茶歇

大会报告（Plenary2）

Convener: 以农 刘 (清华大学)

6 大型粒子物理实验中的电子学系统设计挑战及发展考虑

未来大型粒子物理实验对电子学系统提出了越来越高的需求。一方面，对新物理的探索，要求尽可能的获取探测器的全部关键信息，导致数据量呈现海量增长趋势；另一方面，探测器的精度要求也越来越高，皮秒级的时间分辨，高达105的动态范围覆盖，微米级的位置分辨等，都对相关探测器的读出电子学提出了前所未有的挑战；此外，低物质量、低功耗、抗辐照等要求，也使得电子学系统在实现核心功能的基础上，还需考虑到先进的制造、封装和冷却工艺协同设计。本报告将回顾当前国内外大型粒子物理实验的电子学系统发展现状，结合未来实验的相关需求和挑战，讨论下一代电子学系统的相关发展考虑。通过对当前国际上相关前沿理念的对比，包括无触发读出框架、片上智能触发、高精度时钟分发同步等，给出一套未来电子学触发系统的可行性框架设计。

Speaker: 微 魏 (中国科学院高能物理研究所)

NED2024_WeiWei_v2.pdf

7 海铃计划

南极冰立方中微子望远镜（IceCube）于2013年发现来自银河系外弥撒的高能中微子流，开启了高能中微子天文学的新纪元。然而，经过十余年的数据累积，IceCube仅发现两个对应源的证据：暂现的蝎虎座天体TXS0506+056和稳恒的活动星系NGC 1068，大部分天体中微子的起源未知。为了解答IceCube中微子的起源，并实现通过天体中微子探索极端宇宙，亟需建设角度分辨率及事例统计量大幅提升的二代中微子望远镜，海铃计划的提出正是瞄准了中微子天文学重大突破的新机遇。本报告将简述中微子天文学的最新进展，海铃计划的现状、规划及挑战。

Speaker: 东莲 徐 (上海交大李政道研究所)

8 《Radiation Detection Technology and Methods》期刊介绍

Speaker: 竞波 叶 (中国科学院高能物理研究所)

RDTM期刊发展.pdf

9 《核电子学与探测技术》期刊介绍

Speaker: 群 欧阳 (中国科学院高能物理研究所)

12:00 午餐

大会报告（Plenary3）

Convener: 法制 齐 (中国科学院高能物理研究所)

10 一些核电子学研究进展

在核物理、粒子物理、辐射等应用背景下，粒子与其周围物质相互作用将产生电子、光子等一系列可被放大并记录的信号。通过激发与收集该信号实现成像、粒子物理量分析辨别以及分类筛选等成为核物理领域中探索微观世界的主要手段。而粒子探测器则是支撑上述实验的至关重要的部件。同时工作在空间和核辐射环境中的微电子器件受种类不同、能量不一的粒子和光子照射，将导致性能退化甚至功能失效。
本报告面向核衰变产生的光电信号探测需求，提出了一种利用三维一体探测器集成方案，集成模块涵盖薄膜探测结构、垂直互连结构及抗辐射CSOI器件。该技术基于超低本底基底材料进行多层正交探测单元图形设计与制造，提升了粒子收集效率，降低了信号噪声。提出低漏电图形垂直互连技术，形成与后端电子学器件实现立体集成的工艺方法。并在电子学器件方面开展了抗辐照技术研究。采用两次智能键合与剥离方法制备CSOI晶圆材料，该材料在两层隐埋氧化层（BOX）间嵌入一层独立的硅调制层，可在器件的BOX层下方引出独立配置电极，实现对器件抗辐射性能的有效调控与补偿。与传统SOI结构相比，CSOI结构具有背栅偏置调控范围大、调控粒度小等优点，可有效解决面向深空探测的超高总剂量效应和超强单粒子效应等问题。
本报告将阐述低本底三维互连工艺技术、CSOI的制备工艺、模型体系、辐射损伤机制、电路设计方法等内容，重点介绍CSOI的总剂量损伤与补偿机制，单粒子损伤与补偿机制，自适应背偏电路设计方法以及应用验证等内容。

Speakers: 立强 曹 (中国科学院微电子研究所) , 建辉 卜 (中国科学院微电子研究所)

11 CSNS束流扩展探测器应用

从2018年开始运行的中国散裂中子源(CSNS)是我国建立的以工程应用和物质科学研究为主的综合性大科学装置。除了以热中子为主的中子散射应用，CSNS还规划了以中能和高能质子、白光中子、缪子等围绕核物理、辐照效应、材料和粒子物理等学科建立的加速器束流扩展应用平台。目前CSNS束流扩展应用团队已经建成了以核数据测量、中子与核相互作用研究为目标的反角白光中子实验装置和以材料辐照效应为目标的伴生质子束装置。同时在2024年开始的散裂二期工程中，还将建成高能物理探测器标定为目标的高能质子试验束和缪子综合性应用平台装置。
这些装置在束流测量、物理实验中应用了大量的新型探测器和电子学技术，包括：时间投影室、掺硼微通道板探测器、硅像素探测器、LGAD、金刚石、碳化硅等。报告将简要介绍CSNS束流扩展应用的各类束线平台，以及这些平台在探测器研发中可以起到的关键作用。同时报告还会以几个典型的探测器系统为核心介绍已经在这些平台中运用的探测器和电子学技术以及未来实验中对硬件的规划。

Speaker: 瑞睿 樊 (高能所)

CSNS BEAG.pptx

12 锦屏大设施建设现状及进展

十三五国家重大科技基础设施“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施（简称锦屏大设施）自2018年获得国家发改委可行性批复，2020年启动建设，2023年12月具备实验组入驻条件，预计2024年底完成工程竣工和科研仪器设备安装调试等工作。本报告将介绍锦屏大设施主要工程进展，尤其是低本底控制工程方面的进展及成效，同时给出极低辐射本底谱仪研制的现状及进展，力争2024年底开始竣工验收工作。

Speaker: 志 曾 (清华大学)

15:15 茶歇

大会报告（Plenary4）

Convener: 坤 胡 (山东大学)

13 锦屏深地核天体物理实验JUNA揭示恒星元素合成奥秘

JUNA突破深地复杂环境下强流加速、高效率探测器和毫安级核反应靶等关键技术，开创我国深地核天体物理测量新领域，在深地实现了恒星内部核反应的精确重现，综合指标国际领先，取得一批原创成果，其中伽马射线天文学反应达到最高精度、圣杯反应达到最高灵敏度、古老恒星中钙丰度的起源之谜首次揭示，中子源反应澄清了30多年的分歧。成果入选核学会十大进展和亚太物理大会报告。

Speaker: 卫平 柳 (中国原子能科学研究院)

14 下一代高能物理实验中的大型气体径迹探测器与气体探测器发展前沿

气体探测器具有性能可靠、物质量低、成本低廉等优点，在高能物理和核物理实验中具有举足轻重的地位，并广泛应用于核医学、天体物理等领域。
气体探测器可以提供100微米量级的位置分辨率，而且由于物质量很低，其作为径迹探测器工作在在磁场中可以精确测量带电粒子的动量，同时测量带电粒子的电离能损以用于粒子鉴别。近年来由于新技术、新方法和新材料的发展，大型气体探测器如漂移室和时间投影室等仍为下一代高能物理实验中径迹探测器至关重要的选项。
本报告聚焦大型气体径迹探测器的研究，主要针对下一代高能物理实验的需求，讨论大型气体径迹探测器如漂移室和时间投影室的设计、研制的关键技术；同时介绍气体探测器在国际研究中的主要技术路线、研究热点和发展趋势。

Speaker: 明义 董 (中国科学院高能物理研究所)

大型气体径迹探测器.pdf

15 机器学习和大模型计算技术在高能物理应用和探索

人工智能等先进计算技术使更强大的建模与模拟成为可能，是高能物理取得重大突破不可或缺的手段。本报告将介绍经典机器学习和前沿大模型等计算技术在高能物理领域的应用，包括机器学习在模拟、重建、分析、实时处理等方面的应用；重点介绍基于大模型的用于BESIII物理分析的“赛博士”智能体的总体设计、各个组件及其最新进展；最后将展望生成式AI带来的机遇和挑战。

Speaker: 正德 张 (中国科学院高能物理研究所)

机器学习和大模型计算技术在高能物理应用和探索-张正德v3.pdf

机器学习和大模型计算技术在高能物理应用和探索-张正德v3.pptx

核电子学与核探测技术分会第十届理事会会议

Convener: 科军 朱 (中国科学院高能物理研究所)

RDTM编委会会议

Convener: 竞波 叶 (中国科学院高能物理研究所)

Tuesday, 16 July

第一分会场（RAS1）

Convener: 高魁 何 (中国原子能科学研究院)

16 Ultra-high light yield scintillation crystal detector based on low-temperature CsI and SiPMs for CEνNS detection

The first experimental measurement of coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CEνNS) was successfully conducted using a CsI(Na) scintillation crystal detector. Recognizing that a higher light yield in scintillation crystal detectors correlates with greater physical sensitivity for CEνNS detection, we introduced a novel low-temperature CsI detector design employing SiPMs readout. This design capitalizes on the exceptional brightness of low-temperature CsI crystals combined with the ultra-high photon detection efficiency of SiPMs, thereby significantly improving the light yield and elevating CEνNS detection sensitivity to unprecedented levels. Positioned as a formidable contender for forthcoming CEνNS experiments, this innovative approach has been substantiated by our experimental group's development of a kilogram-scale low-temperature CsI detector [1]. This detector, notable for its leading international standards in light yield and energy resolution, serves as a preliminary proof of concept for the technical feasibility of our proposed scheme. This presentation delineates the detector scheme's characteristics, elucidating the principal prototype's performance metrics, including light yield, energy resolution, and the influence of SiPMs noise and optical crosstalk on detector performance.

Speaker: 希磊 孙 (中国科学院高能物理研究所)

Ultra-high light yield scintillation crystal detector based on low-temperature CsI and SiPMs for CEνNS detection.pptx

17 位置灵敏的塑料闪烁光纤探测器研制

随着塑闪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，甚至能够提供与传统硅微条探测器相当的高位置分辨率，因而在空间和地面的粒子物理实验中具有广泛的应用前景。该报告将从探测器模拟、器件测试、模块制备以及读出电子学等方面，介绍大尺寸、高位置分辨的塑料闪烁光纤探测器设计原理和研究进展。

Speaker: 慧玲 李 (山东高等技术研究院)

青岛-塑闪光纤探测器-LHL.pdf

18 基于0.38 mm LYSO和GAGG棋盘式晶体阵列的高空间分辨小鼠脑专用PET探测器

团队提出由 LYSO 和 GAGG 棋盘式晶体排布组成的新型 PET 探测器，并采用 DCI 技术区分两种超小尺寸晶体像素阵列，可用于超高空间分辨率小鼠脑专用 PET 成像。

Speaker: 谦 梁 (深圳湾实验室)

19 CSR外靶实验零度角量能器的设计与研制

低温高密核物质测量谱仪，即兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验（CSR External target Experiment，简称CEE），将是我国第一台运行于GeV 能区的完全自主研制的大型核物理实验装置。CEE实验通过对重离子碰撞产物的近全空间测量，对低温高密相区的核物质状态的结构和性质开展深入研究。在CEE谱仪下游方向的束流线附近设计零度角量能器（Zero-Degree Calorimeter，简称ZDC），测量前角区带电粒子在探测器中的沉积能量和位置分布，用于重建碰撞事件平面和确定事件中心度。ZDC可实现500 MeV铀-铀碰撞的事件平面重建和事件中心度区分，物理模拟结果表明一阶事件平面分辨率可达90%，基于机器学习方法，在95%纯度条件下对中心碰撞和边缘碰撞的分类效率分别为41%和94%。ZDC采用“塑闪+光导+真空光电倍增管”的探测器设计方案，并采用“多通道电荷灵敏前放+波形数字化”的电子学读出方案，在电子学性能、宇宙线和束流（350 MeV的Kr束轰击铁靶）测试中运行稳定，各项性能达到了设计要求。本文将从CEE/ZDC探测器的设计、研制和性能表现等方面进行汇报。

Speaker: Mr 良涛 文 (华中师范大学)

20240716_NED&CAGD2024_CSR外靶实验零度角量能器的设计与研制_ltwen_v7_16比9版重制v3.pdf

20 切伦科夫光子测量对LYSO-SiPM TOF-PET探测器定时精度的提升

研究背景及目的：高能Gamma光子在介质中传播所产生的电子速度超过光子在该介质中的传播速度时，会发生切伦科夫（Cherenkov）辐射，这种电磁辐射现象广泛应用于时间测量和粒子识别。飞行时间测量技术（TOF）是正电子发射断层扫描（PET）中的高精度定时方法，能够提升正电子发射位置的测量准确度。切伦科夫光子探测可以提供皮秒级的时间分辨率，进一步提升了TOF-PET的定时精度，有助于提高TOF-PET测量正电子发射位置的精确度，从而显著提升PET图像质量。
研究材料及方法：本研究使用蒙卡仿真程序GATE中的LUT Davis模型，模拟了Gamma光子进入LYSO晶体条后，SiPM单元阵列接受到荧光信号的时间分布。研究中使用的LYSO晶体条尺寸为2 mm × 2 mm × 20 mm，SiPM单元尺寸为2 mm × 2 mm。模拟中设置了10^7个511 keV Gamma光子从正面入射LYSO晶体，分析了发生光电效应的时间（T1）分布及射线作用深度位置（DOI）分布，统计了切伦科夫光子和荧光光子的产额。论文分析了LYSO晶体条不同DOI位置上切伦科夫光子到达SiPM单元的时间分布（T2），以及荧光光子的产生时间（T3）。对T1、T2和T3进行了卷积，计算了切伦科夫光子衰减时间谱，以评估切伦科夫光子对PET最早信号触发时间及定时时间的影响。
研究结果：一个Gamma光子在LYSO晶体发生作用时大约会产生0-10个切伦科夫光子，其定时信号随着Gamma光子产生的切伦科夫光子数目和射线作用深度位置（DOI）而减小。当没有切伦科夫光子产生时，荧光光子最早的定时时间在0.4-0.86 ns之间。当产生2个切伦科夫光子时，最早的定时时间缩短为0.23-0.73 ns。当产生5个切伦科夫光子时，最早的定时时间进一步缩短为0.08-0.54 ns。研究表明，切伦科夫光子的产生时间为飞秒（fs）量级，切伦科夫光子的探测显著提升了PET定时精度，提升幅度在0.13-0.32 ns之间。
研究结论：通过精确探测511 keV伽马射线在LYSO闪烁晶体中产生的切伦科夫光子，能够显著提高TOF-PET的定时精度，得到更高质量的PET图像，为医学影像学领域带来更大的进步和创新。
关键词：切伦科夫光子；TOF-PET；定时精度

Speaker: 庆华 张 (兰州大学 核科学与技术学院)

21 高RSP分辨的小动物质子CT设计

相对阻止本领（RSP）是质子放疗中决定质子最佳的入射角度和剂量的核心参数。传统利用X光CT图像引导的方法，通过X光衰减程度（HU）转化得到RSP，存在5%左右的误差，正逐渐被多能X光CT和质子CT等先进技术取代。“质子计数”作为质子CT方案的一种，兼具高RSP分辨和低剂量的优势，然而如何快速准确地探测和重建质子的位置和能量是其面临的主要挑战。
本工作介绍了一种高计数率质子CT的设计方案，旨在10cm x 10cm平面内实现10MHz的质子计数率和约1%的RSP分辨。系统由前/后径迹探测器和残余能量探测器组成。径迹探测器采用硅像素传感器，得益于其小像素和高事例率，能够实现高质子计数率。残余能量探测器由120层塑料闪烁体构成，每层闪烁体分为32根闪烁条，相邻层之间正交排列，通过增加颗粒度的方式提高质子计数率，并匹配后径迹探测器来提高成像质量。每根闪烁条耦合SiPM，搭配商用芯片进行多通道信号读出。
本工作已完成了初步模拟研究和重建算法搭建开发。模拟与重建结果表明，对200MeV质子的能量分辨率约为0.7%，成像后可实现0.7-1.5%的RSP分辨，体模剂量控制在3mGy以内。此外，多通道闪烁体读出测试已完成，拟搭建小样机进行质子束流测试。

Speaker: 煌超 石 (中国科学技术大学)

高RSP分辨的小动物质子CT设计.pptx

第三分会场（RCS1）

Convener: 法制 齐 (中国科学院高能物理研究所)

22 电子束辐照聚碳酸酯在剂量探测中剂量学特性研究

聚碳酸酯因其辐射光致发光特性在辐射探测领域备受关注，近年来被广泛应用于剂量探测中。本文通过光致发光光谱研究了电子束辐照（0-600 kGy）国产工程用聚碳酸酯膜的剂量学特性，包括厚度适用性、预热时间点、温度与湿度依赖性、剂量线性、批内均匀性、读数重现性、自身衰退及电子能量响应等。研究结果显示，该聚碳酸酯膜用于剂量探测的最佳适用厚度为0.3 mm; 在受激检测前需在60℃下预热约180 min以检出更高荧光值；其光致发光峰强度随着测试环境温度与空气中相对湿度的增加均呈现依次降低趋势; 光致发光峰强度值与辐照剂量之间剂量线性相关系数R2为0.96; 同一批次内不同聚碳酸酯膜在100、300、600 kGy辐照剂量下，其光致发光峰强度均匀性的相对平均偏差分别为2.73%、8.4%、12.8%; 不同剂量聚碳酸酯辐照样品经重复激发并测读10次，其光致发光峰强度的变异系数均小于0.1; 辐照后60 d内该聚碳酸酯膜的光致发光峰强度衰退至最初的60%；考虑到0-20 MeV内聚碳酸酯膜的电子能量响应值偏差需进行适当的能量补偿修正。综合分析表明，该聚碳酸酯膜可作为一种有前途的高剂量检测材料应用于辐射探测工作。

Speaker: Mr 克 王 (南华大学)

NED&CAGD-王克.pptx

23 X射线散射断层成像系统及数据处理

X射线散射成像是一种通过探测物体散射的X射线强度来获取内部物质分布的无损检测技术，其探测布局灵活、对低Z材料敏感，可支持原位单侧三维成像，对透射成像难以布局或效果不佳的场景具有独特优势。本团队前期基于X射线光机和小孔相机搭建了一套演示系统。采用小孔相机对被扇束X射线照明的物面的散射射线进行二维成像，在平移导轨带动下获得多张二维截面，堆叠成样品三维影像。系统可清晰呈现样品外部轮廓和内部空腔，空间分辨可达1.5mm，具有较好的应用潜力。该系统所获取的数据可以直接作为图像，但存在一些问题：扫描方向和截面法线不平行、断层内放大比不一致、像素的照明和探测效率不一致、系统的几何探测效率低且不均匀、射线在入射和散射过程中存在衰减、衰减部分会转化为多次散射噪声。其中一些问题需要对数据进行处理。本工作从单次散射信号产生的物理原理出发，将信号的影响因素拆分由照明探测系数和几何探测效率组成的像素系数（与样品本身无关），以及由吸收系数和散射截面组成的物质分布项分别进行处理。通过对消除像素系数影响后的部分再消除吸收项，得到散射吸收系数。目前已对解析生成的数据进行初步验证，得到合理结果。后续将结合算法分析处理实验结果。

Speaker: Mr 嘉宣 尚 (中国科学院高能物理研究所)

报告-尚嘉宣.pptx

24 基于国产SiPM的完全国产化康普顿相机的研制和性能测试

康普顿相机是一种利用康普顿散射原理进行γ射线成像的技术，不依赖机械准直，在环境监测和医学成像等领域被广泛应用。其特点包括大视野、高效率、高分辨率和宽动态范围，具有巨大发展潜力。本研究基于国产硅光电倍增管(silicon photomultiplier，SiPM，NDL EQR20 11-3030D-S)设计并测试了一台完全国产化的康普顿相机。该相机由两层探测器阵列组成，每层探测器均由硅酸钇镥闪烁晶体(Lutetium-yttrium oxyorthosilicate，Lu2(1-x)Y2xSiO5，LYSO)阵列和6 × 6的SiPM阵列耦合而成，阵列尺寸为25.4 mm × 25.4 mm。在保持晶体阵列总尺寸不变的情况下，实验测试了不同晶体尺寸下的晶体阵列Flood image和能量分辨率等信息，并基于蒙特卡罗模拟对比成像结果，优化晶体尺寸设计。同时，实验也优化了晶体与SiPM之间的耦合设计。对于12 × 12(晶体尺寸为2 × 2 × 20 mm3)、16 × 16(晶体尺寸为1.6 × 1.6 × 20 mm3)、25×25(晶体尺寸为1 × 1 × 15 mm3)、25×25(晶体尺寸为1 × 1 × 10 mm3)的LYSO晶体阵列，配合1 mm和3 mm厚的柔性光导，测试结果显示不同阵列的晶体位置大多能被成功解码得到晶体位置分辨图像，但晶体阵列边缘的像素解码存在堆积问题。使用3 mm厚的光导改善了晶体阵列边缘像素的解码，使大多数边缘附近像素可以清晰分离，但光损失增加，整体解码清晰度略有下降。实验中，12 × 12晶体阵列在511 keV处平均能量分辨率为11.81%(半高全宽)，最高能量分辨率为9.61%(半高全宽)，最低能量分辨率为12.91%(半高全宽)。接下来，本研究将展开康普顿相机的点源、分布源、不同能量点源和模体成像测试，结果将在会议中呈现。本研究研制了一台完全国产化的康普顿相机，未来工作将集中在优化相机性能，拓展成像测试范围，以实现更精准更高效的γ射线成像。

Speaker: 晨曦 李 (北京师范大学物理与天文学院)

基于国产SiPM的完全国产化康普顿相机的研制和性能测试_ppt [自动保存的].pptx

25 高能物理实验数据获取与在线处理平台——Radar

数据获取系统在高能物理实验中承担着数据读出，数据在线处理等任务，是高能物理实验的重要组成部分。本文主要介绍了课题组开发的数据获取与在线处理平台——Radar(heteRogeneous Architecture of Data Acquisition and pRocessing)。现阶段Radar已应用于不同的实验，迄今为止总共有三个版本。基于RadarV1.0开发的数据获取系统应用在高海拔宇宙线观测站实验(LHAASO)上，自2021年平稳运行至今。基于RadarV2.0开发的数据获取系统应用在江门中微子实验(JUNO)上，已经实现了基本功能，并且经过了多轮的现场测试与验证。高能物理实验是在不断地发展的，为了适应其发展趋势，我们将Radar的升级提上了日程。流式读出（无硬件触发）是当前高能物理实验的发展趋势之一，流式读出有简化硬件部署，增强数据处理可控性，可扩展性的优点，与此同时流式读出也意味着软件要直面更多的数据，针对这种场景，我们正在开发RadarV3.0。RadarV3.0面向未来更先进的高能物理实验装置，旨在为下一代更高带宽更高吞吐的高能物理实验提供数据传输与在线处理的解决思路。RadarV3.0的升级主要围绕三个方向：1.边缘计算：边缘计算的本质是将计算放在靠近数据来源的地方，以减少网络传输，提高整体性能。RadarV3.0将提供边缘结点进行在线计算的接口方案，以减少向后传输的数据量。2.异构计算：通过使用不同种类的处理器提高计算性能。RadarV3.0将提供FPGA/CPU/GPU结合的异构并行计算平台来处理海量的物理数据。3.灵活性：RadarV3.0通过提供算法注册接口，使用户可以在RadarV3.0上运行各种物理算法。基于以上升级策略， RadarV3.0将被开发成稳定，高速，实时，灵活的高能物理实验数据获取与在线处理框架。

Speaker: 叙 张 (高能所)

Radar.pdf

26 eXTP-SFA能谱与时变性能研究

SFA (Spectroscopy Focusing Array) 为eXTP中进行时变与能谱观测的载荷。在eXTP中共含有6组全同的SFA载荷。每组SFA载荷包含一组由45层镜片嵌套而成的，焦距为5.25m的X射线聚焦镜，和一个有19个像素，且用硅漂移探测器 (Slicon Drift Detector, SDD)作为像素单元的焦平面相机。在现阶段的eXTP-SFA工程样机标定中，使用了镜片编号为1、20、21和45四层国产聚焦镜组件作为光学组件，2个SDD探头被安装在探测器机箱上作为焦平面相机相机。为对探测器的能谱性能进行标定，使用X射线多靶源在0.5-10keV范围内产生了多个荧光线。确定了SFA焦平面探测器系统的EC关系，并且得到了不同荧光线能量处的能量分辨率。为对SFA系统进行时间性能标定，栅极调制光管被用作产生X射线的光源，两套不同的驱动模块被用于驱动栅极调制光管。其中一套驱动模块可以产生脉冲宽度最短为300ns，且可以与PPS脉冲上升沿对齐的高压脉冲信号，而另外一套则可以产生脉冲星轮廓波形的高压信号。这些驱动模块产生高压信号加在光管栅极上时便能产生在流强上服从这些高压信号分布的X射线光子。通过同步短脉冲信号可标定望远镜系统的响应时间。通过脉冲星轮廓可验证望远镜对时变天体的观测能力。本报告分别对本次测试的方法和结果进行了介绍。

Speaker: 怡帆 张 (中国科学院高能物理研究所)

eXTP-SFA工程样机能谱与时变性能标定研究.pptx

27 金刚石探测器数据获取系统研制进展

我国首台第四代高能同步辐射光源具有高能量、高亮度、低发射度等优点，如何在不降低光源高亮度的情况下实时监测光强和光斑位置，这对探测器的抗辐射、耐高温等能力提出了更高的要求。为解决这一问题，高能物理研究所开展了用于高亮度 X 射线探测的金刚石探测器的研制，以满足高能同步辐射光源束线位置监测和吸收谱实验的需求。金刚石探测器所需的数据获取系统是整体系统中必不可少且十分重要的一环。数据获取系统负责读出电子学的控制、数据的获取与处理和实时监测等功能。整体分为在线软件和数据流两部分。在线软件部分采用开源的Qt平台实现可视化图形界面与用户交互。该界面提供读出电子学配置、系统的运行状态显示与控制功能，同时实时显示 X 射线光强变化与光斑位置信息；数据流部分采用环形缓冲区实现接收最高千兆的传输速率，多线程的方式对读出电子学传输的原始数据进行读出、解码、均值计算、存储和位置标定拟合等处理。目前，金刚石探测器数据获取系统已完成实验室测试，测试结果证明各项功能正常，读出和存储等性能符合实验需求。而后与金刚石探测器系统在北京同步辐射装置进行了光束线联调测试，测试验证了本文的数据获取系统可以满足低速的束流位置监测需求和高速的吸收谱实验需求。

Speaker: monan liu (中国科学院大学高能物理研究所)

2024核电子学会_刘墨楠.pptx

第二分会场（RBS1）

Convener: 晓山 江 (中国科学院高能物理研究所)

28 复杂分布式电子学系统之调试及诊断、慢控制接口的探索和实践

主要讲为复杂的分布式系统增加调试及诊断、慢控制接口
具体内容包括：
1，FT4232实现的JTAG+SWD+2XUART
2，ZYNQBee1 V3实现的XVC及ZMC101测试用FMC子卡
3，ZYNQBee1 V3/ZYNQBee2E V1/ZYNQBee2T V1实现的C2C，分别基于LVDS和Serdes

Speaker: 涛 薛 (清华大学工程物理系)

复杂分布式电子学系统之调试及诊断、慢控制接口的探索和实践 20240716.pdf

复杂分布式电子学系统之调试及诊断、慢控制接口的探索和实践 20240716.pptx

29 128通道PET探测器前端电子学

本文提出了一种基于FPGA电压参考型接收器的电荷数字转换器（Charge-to-Digital Converter, QDC）,并以此原理设计了小型化、低功耗、低造价的128通道前端电子学，用于SiPM探测器的信号读出。整套系统分为模拟板和数字板。在模拟板上，集成了128通道QDC的模拟元件，如放大器。在数字板上，核心器件是FPGA，还有对应的电源、晶振和配置芯片等。整套系统的尺寸为80 mm80 mm 15 mm。在电子学测试方面，我们对FPGA不同的电压参考型接收器（SSTL和HSTL）分别进行了测试，同时分别给出了128个QDC通道的噪声和线性结果，实验结果表明这套系统的所有通道具有非常好的一致性。因此，对后面探测器的结果未作任何电子学方面的修正。借助这套电子学系统，我们搭建了一个PET探测器的评估系统，对PET探测器的晶体鉴别、能量分辨、作用深度DOI和符合时间分别进行了评估。利用此项技术，借助于当今FPGA电压参考型接收器的丰富资源，设计一款低功耗、快速可定制化、低造价的SiPM探测器前端电子学系统将是可行的，这也给很多探测器的信号读出提供了一种新的思路。

Speaker: 坤 胡 (山东大学)

NED_CAGD2024_hk-rev.pptx

30 基于MicroMegas的BNCT中子注量率空间分布读出电子学研究

硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）是一种利用硼-10同位素和热中子反应选择性杀死癌细胞的放射治疗方法，具有精确性高、副作用小及治疗周期短等优势，是一种极具前景的放射治疗手段。测量BNCT中子束的注量率空间分布对于确保治疗的精准性和有效性，最大限度地杀死癌细胞同时保护正常组织至关重要。针对这一需求，使用具有高计数率和高位置分辨的Micromegas（Micro-Mesh-Gaseous-structure）探测器，可以精确快速地测量高注量率、大面积的中子束，但这也带来了300路读出通道、单通道800 kHz的高计数率和区分不同束流成分的读出挑战。本论文研究了一套适配的读出电子学系统，该系统具有高计数率、多通道数、高位置分辨率及中子位置重建功能。电子学系统采用电荷积分结合数字化技术，实现了300路探测器信号的电荷测量，并在FPGA逻辑固件中实现了数字滤波成形功能以提升集成度，同时实时提取信号的幅度和时间信息。软件端利用μTPC定位方法，实现了中子位置的实时精确重建，从而达到快速测量的目的。读出电子学原型样机与Micromegas探测器的联合测试结果显示，系统的空间分辨率为1.4 mm，优于传统方法的5 mm空间分辨率。最终，在中子注量率达到109n/(cm2·s)的BNCT中子束流上，读出电子学系统联合Micromegas探测器进行了测试，成功测得了束流中热中子和快中子的注量率空间分布，证明了该读出电子学系统的可行性。

Speaker: 立坤 解 (University of Science and Technology of China)

解立坤-基于MicroMegas的BNCT中子注量率空间分布测量读出电子学研究-V1.2.pptx

31 WR网络中超低延迟信息的传递方法研究

White Rabbit(WR)是CERN提出的一种新的分布式时间同步技术，其核心是基于PTPv2协议改进后的WRPTP协议，通过增加物理层对同步以太网的支持、增加相位差测量、增加新的特定数据集用于记录链路中不对称修正值等功能，能够实现亚纳秒量级的时钟同步准确度和皮秒量级的时钟同步精度，同时能兼容标准千兆以太网。
因为WR网络优秀的定时性能和数据通讯能力，其被广泛应用于国内外的大科学装置中，如大型强子对撞机(LHC)、强流重离子加速器装置(HIAF)、上海硬X射线自由电子激光(SHINE)等装置，在这些应用场景中，广泛存在着对实时信息传递的需求，例如HIAF中的联锁信息传递、SHINE中的触发信息传递等。因此，本文针对该需求，开展了WR网络中超低延迟信息传递方法的研究。
结合常用实时网络的实现思路和WR网络自身特点，本文提出了WR网络的改进方案:在物理层添加由K字符(8b/10b编码中的控制字符)构成的实时数据包，并介绍了该方案在WR-Cute设备上的实现细节。方案设计完成后，通过实验测量了两台WR-Cute点对点连接的情况下，标准WR方案和K字符WR方案下，少量字节信息的传递时间。测试结果表明，该修改大幅度降低了特殊信息在WR网络中的传递时间并保证了WR网络功能的完整性，符合设计目标和项目需求。

通讯作者：龚光华，清华大学，13681241119，ggh@tsinghua.edu.cn

Speaker: 浩 储 (清华大学)

WR网络中超低延迟信息的传递方法研究_储浩.pptx

32 用于空间载荷的CCD290-99原型相机和抗辐照性能分析

地球2.0任务（Earth2.0）是一个空间卫星项目，它包括了一个微引力透镜望远镜,该望远镜考虑使用Teledyne e2v的CCD290-99作为备选成像探测器。本文将对CCD290-99探测器的原型相机系统和空间抗辐照能力进行介绍和分析。

Speaker: 鸿飞 张 (中国科学技术大学)

33 核聚变诊断前端电子学抗辐射性能伽马辐照实验研究

在核聚变反应堆环境中，电子学系统受到振动、电磁脉冲以及中子和伽马辐射等多重影响。核聚变反应堆的诊断系统运行过程中会累积较高辐射剂量，导致系统的信号衰减和系统中断。此外，在核聚变反应堆实验期间，维护电子学系统往往不可行。因此，评估用于核聚变反应堆的电子学系统的辐射耐受能力是至关重要。为了验证各种诊断系统中前端电子学和电缆的抗辐射能力，设计了一块测试电路板。该电路板集成了多种常用的放大芯片和电源芯片，以评估它们在核聚变反应堆环境中的性能。实验选择了三种核聚变反应堆中常用的电缆（MI-cable、Kapton-cable和同轴线缆）进行独立测试，以评估它们在辐射实验前后的参数变化。伽马辐射实验在南京航空航天大学的辐射中心使用钴-60辐射源进行。测试电路板在两个测试点暴露于连续伽马辐射中，剂量率分别为6 Gy/min和1 Gy/min，总时长为6.5小时，收集并分析了实验的数据。结果显示，在连续伽马辐射下，CJ7805和AMS1117-5芯片分别在586 Gy和776 Gy时停止工作。LT1175I5芯片的输出在447 Gy时从-5V降至-1V。除抗辐射电源芯片外，其他电源芯片的输出略有下降。电荷放大器的信号参考在741 Gy时下降，但随后缓慢上升，信号幅度在900 Gy时下降。电流放大电路的信号参考保持不变，幅度略有下降。电压放大器的信号参考出现抖动，幅度没有变化。该实验为核聚变反应堆环境中电子学系统的抗辐射设计提供了宝贵的数据支持

Speaker: Mr 强 李 (中科院等离子体物理研究所)

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD1）

Convener: 群 欧阳 (中国科学院高能物理研究所)

34 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，现在我们已经进行了样机制作，开展了宇宙线实验，获得了探测器的基本性能，对其中的关键问题展开研究，并确定了接下来的优化方向。

Speaker: 文谦 黄 (中国科学院大学)

超级陶璨装置上的RICH探测器研究_20240716.pptx

35 大面积Micromegas径迹探测器研制与宇宙线测试

大面积、高位置分辨的粒子径迹探测是微结构气体探测器（MPGD）研究和应用的重要方向之一，当前国际上仍然没有令人满意的技术方案，尤其是在抑制打火实现长期稳定性、大面积高分辨读出方法、以及高辐照本底与计数率等方面仍面临挑战。本文中，我们采用热压接Micromegas制作方法，开展了从400 mm× 400 mm到600 mm×600 mm的大面积Micromegas径迹探测器制作和性能研究，完成多个大面积Micromegas径迹探测器研制，并搭建宇宙线测试系统，开展其位置分辨、探测效率、MicroTPC重建等性能研究。宇宙线测试结果显示，400mm× 400 mm热压接Micromegas探测器效率好于95%，位置分辨达到约130微米，对于入射角度大于20度的粒子，MicroTPC重建的位置分辨约160微米。此外，我们还利用这套系统开发了基于MillepedeII的平面探测器对齐新算法，可以有效克服传统方法在对x/y方向进行旋转对齐时易发散的问题。本文将从大面积径迹探测器的制作、宇宙线测试实验和数据分析方法等方面展开讨论。

Speaker: 昱林 刘 (University of Science and Technology of China)

报告-刘昱林v2.pptx

36 用于时间投影室读出探测器的研制与性能测试

时间投影室（Time Projection Chamber，TPC)是一种具有高精度带电粒子径迹探测能力的气体探测器。研究内容包括探测器制作、寻找最优工作气体组分、获取最佳雪崩区厚度和闭气室研发等研究内容，介绍了应用于时间投影室的一种新型光刻一体化微结构探测器及其性能，该探测器使用光蚀刻一体化方式制作，是一种高位置分辨率、高计数率和高效率的气体探测器。为了寻找探测器最佳的工作条件，使用55Fe豁免源测试了实验室研制的流气型光刻一体化微结构探测器在不同Ar和CO2比例下的增益、能量分辨以及在最优气体比例下的均匀性。密闭型微结构探测器的研制是TPC预研工作之一，组装完成的首版密闭型微结构探测器经过21天连续测量。

Speaker: 胡 守扬 (A)

37 PandaX-III 实验读出Micromegas在高气压下稳定性的改善

PandaX-III实验采用基于微网格气体探测器（Micromegas）读出的高气压氙TPC方案，将在中国锦屏地下实验室搜寻136Xe的0υββ稀有衰变。其中，研制具有高粒度、高能量分辨率、低放射性本底，以及长期稳定运行的Micromegas是实现这一科学观测的关键。通过采用中科大研发的热压接和丝网印刷两种Micromegas制作方法，开展原型Micromegas研制，先后进行了多个探测器版本迭代，逐一突破了极窄非灵敏区支撑边框、低放射性本底材料和高能量分辨等关键技术难点，攻克柔性基材、增益均匀性、高气压稳定性等多项挑战，最终实现了具有极限性能指标的Micromegas原型探测器的研制：在1bar的常压条件下，最高增益达到105，能量分辨优于13%（FWHM）的原理极限水平，增益均匀性好于5%；在10 bar气压的Ar和2.5% iC4H10气体条件下，增益高达104，能量分辨仍好于20%（FWHM）。
在各项技术难题中，高气压下长时间运行稳定性是最有挑战性的。使用热压接工艺制作Micromegas时，部分探测器在10 bar Ar/Iso(97.5/2.5)气体下运行时会出现无法自行恢复的百nA级漏电流，无法长期稳定运行。出现这种现象有可能的两个原因是丝网和阳极板之间的介质绝缘性不足以及部分区域气隙太窄导致容易出现打火和不稳定。而针对性的改进则受到热熔胶这种固定材料的限制难以进一步实施，因此换用丝网印刷工艺，材料的选择更加多样化。通过选用绝缘性更佳的胶水，不断地改进制作工艺以优化气隙，探测器在10bar气压下的稳定性得到了大幅提升，避免了无法自行恢复的异常状态出现，满足了PandaX-III 实验需求。

Speaker: 云志 彭 (University of Science and Technology of China)

38 阻性微槽型气体探测器的发展

阻性微槽型气体探测器（μRGroove）是一种具有槽型倍增结构的紧凑型单极微结构气体探测器（MPGD）。其采用PCB工艺和化学刻蚀工艺在铜-聚酰亚胺-类金刚石薄膜（DLC）复合基材上制备长槽型放大结构，其中DLC阻性电极面电阻率为10~100MΩ/□，用作猝灭保护能以单极放大结构实现1E4的有效增益；槽厚50μm，上下宽度分别为70/50μm，长槽顶部的金属铜层呈长条状，可以接地作为一维条读出，因此只需额外一维读出条即可实现二维位置分辨。由于二维读出分列倍增区域两侧，可以避免感应电荷分享效应，能将感应信号幅度提升近一倍，这对大面积径迹探测和圆柱形MPGD应用极为有利。本报告将介绍10cm×10cm μRGroove原型的设计和性能，其可实现约20000的有效增益，能量分辨约25%，探测效率最高可接近98%且两维位置分辨均好于80μm；之后介绍50cm×50cm大面积μRGroove，由于显著增大的感应信号，其探测效率＞96%，二维位置分辨好于100μm，可以满足大面积径迹探测的常规需求；最后会介绍低物质量圆柱形μRGroove的工作进展，已完成有效区域尺寸为直径13.1cm和长度10cm的样机制作并完成了初步测试，其最大增益接近10000，能量分辨约26%，进一步的束流测试正在计划中。

Speaker: 思齐 何 (中国科学技术大学)

μRGroove 探测器的发展.pptx

10:00 茶歇

第一分会场（RAS2）

Convener: 志芳 吴 (清华大学核能与新能源技术研究院)

39 基于铅玻璃窗MCP-PMT的PET探测器的时间校正方法研究

提升PET系统的时间分辨，实现TOF-PET成像，甚至利用飞行时间差直接定位成像，是显著提升PET系统信噪比及图像质量的核心路径。采用MCP-PMT结合具有瞬发光特性的切伦科夫机制是获得超高时间分辨的有效方案。作为少光子甚至单光子级的探测，切伦科夫信号幅度的涨落大，时间游走效应相对严重，因此Time-Walk校正是对该类型PET探测器进行时间校正的核心。我们建立了基于铅玻璃窗MCP-PMT的PET探测器成像平台，进行了时间延迟标定、时间漂移抑制等初步的时间校正工作，在此基础上研究了利用脉宽信息实现Time-Walk校正的方法。探测器采用项目组设计、研制的8*8阳极铅玻璃窗MCP-PMT，时间信息则通过项目组研制的多通道饱和放大ASIC结合基于FPGA的高精度TDC检出，通过脉冲前、后沿时间戳的同时检出实现脉宽测量。我们对逐条LOR线的符合事例中两信号的脉宽差与TOF信息间的分布关系进行了分析处理，获得校正参数，对TOF信息进行了Time-Walk校正，在无事例损失和额外标定过程的条件下时间分辨由285ps提升至128ps(FWHM)。验证了校正后的时间谱的峰位变化与放射源的平移距离相符以证明校正方法的合理性。研究表明，加入脉宽信息，运用该方法对基于MCP-PMT的切伦科夫PET探测器进行Time-Walk校正具有在大规模、多通道系统中使用的可行性和合理性，能够带来显著的时间分辨提升。

Speaker: 维燕 潘 (IHEP)

基于多阳极铅玻璃窗MCP-PMT的PET成像及时间校正方法研究.pptx

40 ps级超快时间响应光电倍增管

ps级超快时间响应光电倍增管作为核心探测器件，其对核探测技术的发展至关重要。本文基于大尺寸静电聚焦微通道板型光电倍增管研制技术，采用CST仿真软件，建立近贴聚焦结构微通道板型光电倍增管结构，研究前近贴系统、微通道板、后近贴系统等参数以及电子学分压比对时间性能的影响，利用超高真空系统，研制出近贴聚焦微通道板型光电倍增管，经过测试与评估，所研制的近贴聚焦微通道板型光电倍增管在单光子条件下约30ps，多光子条件下约10ps。未来的工作将继续研究挖掘ps级超快时间响应光电倍增管的时间极限，以支撑核探测技术的高质量发展。

Speaker: 玲 任 (北方夜视科技（南京）研究院有限公司)

41 基于SiPM阵列的大规模闪烁体中子探测器关键技术研究

作为研究物质结构和动力学性质的理想探针，中子散射技术已在凝聚态物理、化学、生命科学、材料科学等多学科领域的研究中被广泛采用。作为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，中国散裂中子源（CSNS）项目于2018年正式对用户开放，很好满足我国在多学科领域内对散射中子的强劲需求。位置灵敏型中子探测器是中子散射实验中的关键设备，通过入射中子与探测器内核素的相互作用来实现中子探测。但随着3He气体资源短缺、价格飞涨，基于3He气体的中子探测器已经无法满足急剧增长的中子探测需求。项目组自主研发的基于SiPM阵列读出的大规模闪烁体敏中子探测器，具有高的中子探测效率、高位置分辨率和可大面积拼接等优点，已经在CSNS多个中子谱仪上实现大规模应用。

Speaker: 彬 唐 (高能所)

基于SiPM阵列的大规模闪烁体中子探测器关键技术研究- 唐彬.pptx

42 系列化微通道板光电倍增管的研制及其应用

微通道板光电倍增管（MCP-PMT）具有数十皮秒的单光子时间分辨、低暗噪声和抗强磁场等特性，是粒子鉴别实验、惯性约束聚变实验、高时间分辨辐射场测量等的核心器件。在惯性约束聚变实验中，中子产额和能谱的诊断对优化实验设计非常关键。但是在激光聚变快点火实验初期，伽马噪声比中子信号强几个数量级，强伽马会使探测器损坏，给中子探测带来很大困难。为此，我们研制了具有门控功能的高时间分辨MCP-PMT，在双锥对撞（DCI）激光聚变实验中，利用门控MCP-PMT成功捕捉到强伽马射线背景下的快中子信号，此技术也被用于强质子噪声背景下的α粒子探测。另外，为了能够对强脉冲辐射场进行测量，研制了具有高线性、大动态范围的MCP-PMT，比采用打拿极光电倍增管可以获得在时间尺度更精细的数据。为超级陶粲装置（STCF）研发的长寿命MCP-PMT，目前寿命超过了10C/cm2，比常规MCP-PMT寿命提升了20倍，性能仍在提升中。本文将介绍以上门控MCP-PMT、大动态范围MCP-PMT、长寿命多阳极MCP-PMT的研制进展及其应用情况。

Speaker: 萍 陈 (中国科学院西安光机所)

43 基于中国散裂中子源Back-n束线的侧读出CLLB闪烁探测器测试与性能分析

基于新型双模式闪烁体CLLB（Cs₂LiLaBr₆）设计了快响应中子全截面谱仪FAST。结合SiPM阵列的侧面读出方式，研制了FAST谱仪样机。利用多种标准γ放射点源和Pu-Be中子源开展了实验测试，表明其具有良好的能量线性响应和中子-γ甄别能力，基于加速器氘氚中子源的探测效率刻度进一步验证了谱仪物理设计的可靠性。在此基础上，利用中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子束线（Back-n）的宽能脉冲中子和飞行时间法展开了测试。探测器在0.3 eV-100 keV能区仍显示了良好的中子-伽马甄别能力，但是受强γ-flash影响，闪烁体发光效率在瞬间强辐照下被抑制，恢复过程约350倍衰减时间常数。在0.3 eV-100 eV能区，探测器样机与基于多层裂变电离室的中子全截面谱仪NTOX测量的natPb中子全截面高度一致，但是不受裂变截面的共振影响且探测效率更高，可与NTOX测量能区互补。本研究可为CSNS Back-n束线上基于闪烁体的中子全截面谱仪研制提供方案与技术参考。

通讯作者：冯松，南华大学，19976789677，songfeng@usc.edu.cn

Speaker: 鹏 栾 (南华大学核科学技术学院)

基于中国散裂中子源Back-n束线的侧读出CLLB闪烁探测器测试与性能分析（南华大学-栾鹏）.pdf

44 基于Cs27LiYCl6:Ce晶体的聚变中子谱仪

本研究旨在为东方超环（EAST）上的等离子体实验开发一种新型的Cs27LiYCl6:Ce（CLYC-7）闪烁体探测器，用于测量由中性束注入加热等离子体产生的2.45 MeV氘-氘（D-D）聚变中子能谱。通过富集7Li制成的CLYC-7晶体对热中子具有较低的反应性，而对快中子具有较好的探测能力。在北京大学中子实验室，利用4.5 MeV静电加速器产生的单能中子束对CLYC-7闪烁体探测器进行刻度实验，以研究其对快中子的响应、能量分辨率和n/γ甄别能力。实验结果表明，CLYC-7闪烁体探测器能够清晰地区分不同能量的入射中子，并通过分析由35Cl(n,p)35S和35Cl(n,α)32P反应产生的质子和α粒子的能量，直接确定入射中子的能量。通过与蒙特卡罗模拟结果的比较，成功验证了探测器的性能。在EAST上，利用CLYC-7闪烁体探测器成功测量了D-D聚变中子能谱，并观察到在不同中性束注入条件下，由于注入能量和切向半径的变化，中子能谱出现不同程度的多普勒频移。此外，实验观测到离子回旋与中性束协同加热提高了中子产额，并对快中子的分布和能量也产生影响。这表明CLYC-7闪烁体探测器能够有效诊断氘等离子体放电产生的聚变中子能谱。

Speaker: 明远 许 (中国科学技术大学)

20240726_XuMingyuan.pptx

第三分会场（RCS2）

Convener: 平 曹 (中国科学技术大学)

45 中子活化法在聚变中子诊断中的应用

磁约束聚变研究中，氘氘（DD）、氘氚（DT）聚变中子诊断是评估等离子体约束与加热性能的重要参数，聚变中子诊断包括中子产额、中子能谱、中子中子通量及分布测量，中子产额诊断更是作为聚变功率输出测量的重要手段。中子活化诊断作为一种测量精度高、量程宽且不易受干扰的被动测量手段，常用于聚变装置的中子产额、中子能谱以及材料活化实验研究。作为标准的中子诊断方法在JET、TFTR、JT-60U、KSTAR和LHD等大型装置上得到发展和应用。通过中子活化法可以分别测量2.45MeV和14MeV中子的产额，还可开展等离子体中氚的约束、慢化和燃烧的研究。活化法中子产额测量可用于监测聚变功率，能够稳定线性的获得装置的聚变功率水平，将成为国际热核聚变装置ITER以及未来聚变反应堆运行控制和主机安全保护系统的重要组成部分。
EAST装置上建成两套独立的中子活化测量系统并成功参与多轮实验运行，中子活化系统由活化样品、气动传输系统以及高纯锗谱仪系统组成。活化样品采用99.999%的高纯铟(In)和硅(Si)薄圆片（ϕ20×1mm），可分别用于DD和DT中子的测量。气动传输系统利用单条传输管路（ϕ63mm）和转换气阀，实现活化样品在活化测量实验室与诊断窗口内活化终端之间的双向传输。等离子体放电实验中，将In、Si活化样品通过气动传输系统传输进入装置内进行中子辐照，通过测量辐照后In、Si样品的γ全能峰净计数并结合对应的探测效率刻度系数，分别得到放电期间辐照终端处的DD、DT中子通量，再结合装置的中子输运系数，获得等离子体的DD、DT聚变中子产额。基于中子活化系统，在EAST装置上开展了等离子体DD/DT中子产额的实验研究，首次实验获得了装置的氚燃烧率数据，并开展了装置氚燃烧率的初步研究以及装置结构材料的活化研究。

Speaker: kai Li (皖西学院)

46 一种基于粒子沉积过程布尔运算的伽马射线无源效率刻度方法

目前无源效率刻度主要有蒙特卡洛计算和数值计算两种方法。蒙特卡洛模拟作为应对复杂情况下的效率刻度的重要方法，虽然准确度较高，但计算效率低，耗时长。而数值计算虽然计算效率高，但其准确度受射线在灵敏体中的多次散射影响较大，且难以处理复杂的测量环境。针对以上问题，本文提出了一种离散数值计算结合图形布尔运算的无源效率刻度方法。该方法首先采用蒙特卡洛方法计算在探测器中能量沉积，并形成探测器微元内的能量沉积位置矩阵。针对不同形状放射源，利用离散数值算法快速获取探测器射线至灵敏体的穿行过程。最终结合二者获取计算不同方向入射粒子的效率值。经方法验证发现 241Am、137Cs、60Co的60点位测量结果与计算结果误差在-3.61~9.71%以内，土壤体源的测量结果与计算结果误差在-1.27~4.26%以内，表明该方法在对点源及体源进行无源效率刻度上具有很好的精度，且具有较高的计算效率。

Speaker: 蔚成 李 (成都理工大学)

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47 用于粒子治疗射程实时监测的次级粒子计数探测

粒子治疗是一种高精度放射治疗技术，它能够通过束流配送系统将放射剂量准确地集中在肿瘤组织上，最大限度地减少对周围正常组织的损伤。由于人体的器官移动、个体的密度差异、患者的摆位精度、束流配送误差等因素引起照射的深度不确定性，是制约离子治疗精度进一步提高的主要因素。本研究提出利用CeBr$_3$闪烁体阵列探测粒子治疗中产生的次级粒子计数，建立次级粒子计数分布与粒子束流射程之间的对应关系，实现治疗过程中实时监测粒子束流的射程位置。利用多种放射源（如$^{241}$Am、$^{152}$Eu、$^{22}$Na等）对各个CeBr$_3$闪烁体探测模块进行能量刻度。当次级粒子在CeBr$_3$闪烁体中沉积能量超过一定阈值，则对该次级粒子进行计数，且不需要鉴别该粒子的种类。本研究利用CeBr$_3$阵列分别探测了质子束、碳离子束轰击PMMA靶体产生的次级粒子计数。利用EBT3胶片测量粒子束（质子、碳离子）在靶体内的射程位置，建立了次级粒子计数和射程之间的射程关系。碳离子实时射程反馈中每110 ms（~2.96×10$^6$碳离子数）进行一次射程反馈的验证精度为0.03 ± 0.296 mm。质子实时射程反馈中每110 ms（~1.45×10$^8$质子数）进行一次射程反馈的验证精度为0.16 ± 0.67 mm。通过实验测量验证了粒子治疗中利用次级粒子计数测量实现粒子束实时射程验证的可行性，该方法能够为减少粒子束射程不确定性对患者治疗质量的影响提供一种新的参考方案。
关键词：实时射程验证；粒子治疗；次级粒子计数；闪烁体探测器

Speaker: 川 黄 (中国科学院 近代物理研究所)

黄川_用于粒子治疗射程实时监测的次级粒子计数探测.pdf

48 用于粒子治疗QA的三维剂量测量装置

粒子束在组织中的三维剂量分布数据是进行粒子治疗质量保证（Quality Assurance, QA）的主要依据。临床上通常采用水来代替人体组织，并利用指形电离室在水箱中不同位置来进行测量剂量分布，此类方式往往需要耗费大量精力和时间，且测量精度有限。为了解决这个问题，本研究提出了一种基于分条电离室（Multi-strip Ionization Chamber, MSIC）的三维剂量测量装置。整个装置由两个MSIC、密封水箱、电机驱动单元及其他附件构成。两个MSIC同步进行测量，其中一个固定在水箱入射窗前，作为参考电离室；另一个经防水处理后固定在运动滑轨上，作为运动电离室，并可沿深度方向往复运动。通过改变运动电离室的深度位置，测量不同深度处的横向剖面剂量分布，并由参考电离室测得的结果进行归一化，得到不同深度处横向剖面的相对剂量分布数据。在深度方向上对这些横向剖面数据进行堆叠即可获取三维剂量分布数据，从而计算出笔形束的深度剂量曲线、入射位置、入射角度、束斑尺寸等信息。测试结果表明：该装置测量的剂量线性和剂量率线性偏差均小于2%；与商业水箱测量的结果，深度剂量曲线的测量偏差在±5%以内；横向剖面的测量结果与胶片测量的结果几乎相同，偏差小于0.1mm；对于束流角度和束流能量的测量偏差也均小于1%。由此可见，该装置可以准确测量出笔形束在水中的三维剂量分布，为粒子治疗的临床QA实践提供参考依据。此外，得益于该测量装置的密封性设计，将其应用于新的Gantry治疗终端成为可能，从而实现多角度的束流QA。
关键词：三维剂量测量；质量保证；分条电离室；水箱

Speaker: 发明 罗 (中国科学院近代物理研究所)

用于粒子治疗QA的三维剂量测量装置.pdf

49 大语言模型在台山中微子实验值班系统中的研究与应用

本文主要围绕着台山中微子实验（Taishan Antineutrino Observatory, TAO）的数据获取系统（DAQ）所展开，旨在探讨如何通过引入大语言模型（LLM）来辅助实现DAQ值班系统，提高系统的便利性，减轻值班人员与系统专家的负担，给实验高效稳定的运行提供更可靠的保障。基于DAQ值班系统的需求，结合当前广泛应用的LLM技术，构建出一种新的框架，能够结合智能化交互和自动异常检测分析，从而全方位协助值班人员更好的开展工作。在构建本实验的私域知识库中，采用了外嵌向量知识库的引入方式，以存储值班相关信息和既往专家经验。通过检索增强技术（RAG）的集成，能够查询知识库中的值班相关信息，为值班人员提供了一套快速上手的值班操作方案，以及一个高效的信息查询方式。此外，利用多语言训练后的LLM可以实现中英文问答，对于国际合作组成员提供友好的支持。在异常分析方面，LLM的推理能力结合既往专家经验，使得系统能够及时发现异常、进行根因分析，并实时告警，从而协助值班人员快速识别和恢复系统异常。当前正基于TA0实验进行系统框架的设计与相关的技术实现，后续亦可推广到其他实验的值班系统中去。

Speaker: Ms 文溪 裴 (中国科学院高能物理研究所)

裴文溪-大语言模型在台山中微子实验值班系统的研究与应用.pdf

50 MDC触发子系统升级工作进展报告

北京谱仪（BESIII）自2009年开始物理数据获取以来，已经成功运行13年，漂移室（MDC）作为BESIII中最内层探测器，用于测量带电粒子的径迹和动量，同时通过电离能损进行粒子鉴别。但由于触发插件老化、核心器件停产造成备件短缺等原因，导致目前备件很难保障BESIII后续的稳定运行。因此，对触发系统进行升级改造势在必行。为保证BESIII未来继续高效地获取数据，除增加漂移室触发子系统数据处理和传输能力外，还对板卡的核心部件进行更新，进一步解决了电子器件老化的问题。本报告将从MDC触发子系统的现有结构出发，分别对选型、板卡设计、固件设计以及研究进展这四个方面进行介绍。

报告的重点在于MDC光纤发送插件（MFT）和MDC触发核心板。MFT板卡保持物理尺寸不变，通过重新设计叠层结构、选用先进工业级器件，实现了接收MDC前端电子学插件传输的击中信号，并将击中信号展宽后通过高速光纤将击中信息同步发送的功能；MDC触发子系统子板升级采用的是“通用母板+扩展子板”的方案，可实现内室径迹寻找（ITKF）、径迹寻找（TKF）等四种不同的MDC触发子系统子板功能。

以上升级工作中关于MFT板卡硬件设计与单板固件功能测试已经完成，结果满足设计要求；触发核心板硬件设计已经完成，结果满足设计要求，固件开发正在进行中。

通讯作者：赵京周，中国科学院高能物理研究所，+86-18612248329，zhaojz@ihep.ac.cn

Speaker: 王 浩鑫

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第二分会场（RBS2）

Convener: 武 高 (西北工业大学)

51 NνDEx实验读出电子学研究进展

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 Converter，ADC）将多个传感器输出的脉冲信号数字化。数据传输采用商用SerDes芯片将低速并行数字信号转换为高速串行信号传输到数据获取（Data Acquisition, DAQ）系统。
当前，为了验证基于商用ADC和SerDes芯片的前端电子学系统的可行性，设计并实现了一个由19个传感器组成的前端读出电子学原型样机。原型样机采用两个16通道ADC AD4695芯片对19个传感器的脉冲进行数字化。ADC的数字接口连接至SerDes TLK1501芯片的低速端口，后者的高速端口则与后端系统相连。在后端系统中，SMA-SFP适配卡将高速串行的电信号转换为光信号，随后接入基于PCIe的DAQ系统。整个系统采用无触发模式连续采集19个传感器的波形数据，每个传感器的采样率为15.625 kHz。最后评估了该原型样机的基本性能，并在TPC中观察到α粒子的径迹。

Speaker: lei lang (Central China Normal University)

NνDEx实验读出电子学研究进展_郎磊._20240714.pdf

52 微结构气体探测器通道编码复用方法研究

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 cm的搭建了缪子径迹测量系统和缪子透射成像装置，实现了高精度的缪子径迹测量和大型目标成像。

Speaker: Dr 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)

20240716_青岛_NED_MPGD2024.pptx

20240716_青岛_NED_MPGD2024—pub-WYU.pdf

53 基于Citiroc1A的多通道SiPM读出电子学

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，设计了以Citiroc1A为核心的多通道前端电子学读出系统。该设计通过Citiroc1A芯片实现对SiPM信号的处理和读出，经由ADC采集数据，通过千兆网传输至个人电脑进行数据分析。其中Citiroc1A芯片可对32通道的SiPM电荷信号进行放大、积分成形以及寻峰保持，并可逐通道调整偏置电压，具有0-400pC的大动态响应范围和良好的信噪比。该设计实现了对探测器数据的采集、传输与离线分析，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，通过连接SiPM进行实际测试，验证了该系统的单光子鉴别能力。

Speaker: 泓博 王 (山东高等技术研究院)

基于Citiroc1A的多通道SiPM读出电子学.pdf

54 完全基于片上资源的三级高精度、低抖动、宽范围数字延迟发生器原型研制

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。

Speaker: 金鑫 刘 (Microsystem and Terahertz Research Center)

完全基于片上资源的三级高精度低抖动宽范围数字延迟发生器原型研制.pptx

55 基于LYSO/SiPM的全身PET探测器和前端电子学研制及测试

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 mm。本研究成果表明，该探测器模块在性能上具有明显优势，并且可以灵活拼接，组成大平板PET、脑头盔PET及双环PET等。后续将利用上述自主设计的探测器模块，搭建一对大面积平板探测器并置于两个KUKA机械臂上，完成六维度的自由符合，可实现更灵活对病灶组织快速显像的目标。未来，我们计划进一步优化探测器和前端电子学系统的设计，并进行更多的临床验证，以推动该技术在医学影像领域的广泛应用。
关键词：正电子发射断层显像、硅光电二极管、前端电子学

Speaker: 诚洁 单 (Lanzhou University)

56 用于基于WASA芯片的可扩展微结构气体探测器读出电子学系统研制

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 1588-2019的高精度扩展协议），提供两个千兆以太网接口，在低事例率时可通过小白兔网络进行数据读出，带宽不够时可同时使用另一个千兆网口读出，此外还可通过设计或选择合适的FMC载板，进行在线数据处理，并进一步提高数据带宽。
WASA读出电子学单模块支持192通道。通过连接小白兔交换机，该系统可方便的进行读出通道扩展，所有核心板可实现亚纳秒精度的时间对齐。清华自研的18端口小白兔交换机，可实现单台交换机3000多通道的数据读出。数据通过标准以太网传输，降低了上位机和数据获取软件的复杂度。
本文将介绍WASA读出电子学系统的开发进展以及初步测试结果。

Speaker: 建蒙 董 (Tsinghua University)

CUBES 一种模块化电子学系统及在基于WASA芯片的可扩展微结构气体探测器读出的应用.pptx

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD2）

Convener: 建北 刘 (中国科学技术大学)

57 空间探测应用微结构气体探测器研究

微结构气体探测器以其高空间分辨率、高计数率和出色的抗辐照能力，在天文观测技术需求推动下，在空间探测领域得到了应用。穿越辐射探测器（TRD）采用辐射体与THGEM探测器共腔设计，显著提升了对穿越辐射信号的测量精度，将实现对1-10TeV能区宇宙线质子绝对能量的精确测量。气体微通道板像素探测器（GMPD）创新性地使用阻性GMCP作为气体电子增益器，消除了电荷累积问题，并与电荷敏感的Topmetal像素芯片结合，实现了对X射线偏振的高灵敏度测量。基于GMPD，采用大面积拼接、宽视场的设计方案的低能偏振探测器(LPD)，可以对GRB等暂现源的X射线偏振进行巡天观测。TRD和GMPD均采用闭气式、紧凑型设计，无需额外携带气体，有效解决了气体探测器长期在轨工作的寿命问题。

Speaker: 焕波 封

58 空间X射线偏振探测器的现状及未来

X射线偏振可以反映天体的磁场、几何、辐射机制等重要信息，是粒子天体物理研究的重要探针。目前对于2~10keV能段的X射线，以气体像素探测器（GPD）和气体时间投影室（TPC）为代表的气体微结构探测器可以提供高灵敏度的偏振测量，因此我国科学家研制的“极光”立方星和CXPD立方星、NASA的IXPE卫星，以及我们正在研制的eXTP卫星、Polar2项目、WXPT卫星和CATCH项目均采用气体探测器进行X射线偏振测量。本报告将对当前气体X射线偏振探测器的研制进展和空间应用情况进行介绍，并根据空间项目应用过程中发现的当前偏振探测器存在的问题，提出新一代3D光电子径迹X射线偏振探测器应具备的特性，并介绍发展新一代探测器的关键技术在国内的发展情况。

Speaker: Dr 维春 姜 (高能所)

空间X射线偏振探测器的现状及未来-姜维春.pdf

59 基于RPC的缪子散射成像系统探寻暗物质的初步进展

基于RPC的缪子散射成像系统探寻暗物质的初步进展
刘承恩1，李奇特1
1. 北京大学物理学院技术物理系
探寻暗物质是目前宇宙学和粒子物理学的一个热点。虽然我们从宇宙学观测中发现了其存在的证据，并开展了大量的实验来寻找它们，但目前还没有实验能够直接探测到任何形式的暗物质粒子，这促使人们需要探索其他理论上可行的方案
在所有基本粒子中，缪子具有联系应用研究与基础研究的独特性。利用宇宙射线缪子对物体，特别是大尺度物体的内部结构进行成像，已经成为粒子物理学中一个蓬勃发展的研究领域。目前，缪子成像技术在地质、考古等领域都得到了广泛的应用。而在探测暗物质上，我们希望通过缪子散射成像来探寻亲缪介子的暗物质，这将会为暗物质探寻工作提供一个新的思路与实验依据。
阻性板气体室（Resistive Plate Chamber，简称RPC）探测器是一种气体探测器，可用于缪子散射成像。我们所使用的RPC其单块灵敏面积为203×203mm2，能把对宇宙射线缪子的位置分辨率降到σ<1mm，同时保持探测效率＞90%。
我们所搭建的成像系统中包含4块RPC，其灵敏体积为203×203×500mm3。从2024年1月至今，我们对宇宙线缪子在空气中的散射做了近三个月的测试。同时，我们利用GEANT4构建了相同尺寸、材料以及间隔距离设置的缪子散射探测系统，模拟了该系统在空气中宇宙线缪子散射的散射角分布。测试结果与模拟结果相比，实验测量发现的大角度散射事件占比比模拟结果要大得多，这预示着缪子在空间和材料中的散射过程还有需要进一步理解的地方。
下一步我们计划排除空气散射的干扰进行暗物质的探寻，在各RPC之间加入真空腔，将探测系统升级到真空模式展开实验。在未来，我们将进一步降低本底提高这种方法的探测下限。

通讯作者：刘承恩，北京大学物理学院技术物理系，13763271968，2301210069@stu.pku.edu.cn
李奇特，北京大学物理学院技术物理系，15811028231，liqt@pku.edu.cn

Speaker: 承恩 刘 (北京大学)

PKU刘承恩_基于RPC的缪子散射成像系统探寻暗物质.pptx

60 一种具有RPC结构的高时间精度、高计数率的气体光电探测器

为了满足未来高能物理实验对探测器高计数率、高时间分辨的要求，本文研发了一种RPC结构的气体光电探测器原型，相比于传统的RPC型探测器，它消除了原初电子的位置涨落，因此拥有更好的时间分辨。利用Garfield++对探测器性能进行了模拟，并利用紫外激光对不同的气体进行了单光电子性能测试。探测器采用了低电阻率（~$1.4\cdot10^{10} \Omega\cdot cm$）浮法玻璃，因此其拥有出色的计数能力。激光测试结果表明，在Compass气体$(Ne/CF_{4}/C_{2}H_{6} (80/10/10))$中，单光电子时间分辨在30 ~ 40ps间，信号增益为$6\cdot10^{4}\mbox{-}2\cdot10^{5}$；在MRPC气体$(R134a/iC_{4}H_{10}/SF_{6}(90/5/5))$中，单光电子时间分辨在20 ~ 33ps，增益为$2\cdot10^{5}\mbox{-}7\cdot10^{6}$。此探测器拥有出色的时间性能和计数能力，有望应用于未来加速器实验中TOF或T0测量场景中去。

Speaker: Mr 一锭 赵 (中国科学技术大学近代物理系)

大会报告_赵一锭.pptx

大会报告_赵一锭_v2.pptx

12:00 午餐

第一分会场（RAS3）

Convener: 志兴 凌 (中国科学院国家天文台)

61 sPHENIX实验电磁量能器的研制

sPHENIX是美国RHIC 上的PHENIX实验升级的新一代全新实验。sPHENIX实验通过精确测量多个维度下的高能QGP探针，包括在喷注、光子-喷注 对和Upsilon粒子等方面的数据测量有数量级的提升，对于研究QGP的物理起源 和演化、内部结构、对初始温度的依赖性及其与各种高能探针间的相互作用等将提供前所未有的精确物理测量。电磁量能器(Electromagnetic Calorimeter, EMCal)是sPHENIX实验的核心探测器之一，用于在高本底条件下触发，鉴定和测量电子和光子，进而重构喷注和Upsilon粒子。此电磁量能器采用全新的设计方案——即钨粉和闪烁光纤通过环氧树脂胶合的取样型电磁量能器。它具有高密度、低辐射长度、小Molière半径和结构紧凑等特点。
由中国原子能科学研究、复旦大学和北京大学组成中国组负责EMCal高快度区间(0.8<|η|<1.1)的Block的建造任务。主要对电磁量能器研制进行了一系列研究和制作工艺改进，并做了相关测试。电磁量能器由多个Block组成，每个Block由嵌入在吸收材料中的闪烁体光纤组成，这种吸收材料是由环氧树脂胶混合钨粉而成。制作工艺主要有以下几个步骤：穿光纤-组装模具-模具封装-钨粉灌装-注胶-脱模-打磨-切割等。制作好的电磁量能器的每个Block都要经过尺寸、密度、光纤数量及透光率等测试。测量结果表明，我们制作的电磁量能器符合设计要求，而且成品率高。

Speaker: 守扬 胡 (中国原子能科学研究院)

62 强脉冲中子辐射剂量仪研制

高能粒子加速器束流损失会产生强脉冲中子辐射场，计数型中子剂量仪测量脉冲中子会出现严重漏计数现象，是长期困扰脉冲中子辐射剂量精确测量的难点问题。本研究为从根源上解决漏计数问题，采用了以中子核反应产生的电荷量作为校准中子反应数的探测物理模型；首先研究中子核反应弱电流产生的物理机制，其次研发实现了弱电流灵敏放大积分型电子学系统，最终集成为强脉冲中子测量仪器。该测量仪的中子信号响应时间约5us，最小核反应电荷量分辨率约200fC，辐射剂量率测量区间为100nSv/h至数百mSv/h，单脉冲中子风暴测量中子数可达1000个，彻底解决了脉冲中子信号堆积产生的漏计数问题。该脉冲中子剂量仪取得了国家检定合格证书，且于CSNS大气中子辐照谱仪开展了脉冲中子测量实验。实验结果有效观测脉冲中子时间结构特性，且测量结果与模拟计算相符性较好。该研究不仅实现并验证了一种测量脉冲中子辐射剂量的方法，填补国内该领域的技术空白，而且满足以CSNS为代表的国家大科学装置中测量脉冲中子的迫切需求。

Speaker: Mr 明洋 阎 (高能所)

63 面向快中子监测的自给能探测器性能表征和原型设计

现有快中子反应堆主要通过堆外探测器进行堆芯监测，但受限于外围裂变室探测器对堆内分布测量的低空间分辨率和难以实现局部功率畸变跟踪，利用堆内自给能探测器测量技术进行快中子反应堆的注量率在线监测，成为先进堆用核探测器研发的关键内容。本研究基于理论模拟计算和研究堆辐照考核表征了压水堆常用的高灵敏度β衰变型铑、钒自给能探测器的性能：在快中子环境中，探测器灵敏度下降2个量级至10-24 n∙cm-2∙s-1，响应电流受到电磁和γ等本底噪声的强烈干扰。结果表明：典型的压水堆用自给能探测器在快中子场存在时间特性不稳定和中子灵敏度极低等制约，无法满足基本测量条件。基于FNG、VTR和TAPIRO等快中子环境问题，采用蒙特卡罗模型和公开实验数据对模拟计算的正确性进行了验证，并开展了快中子自给能探测器的初步设计研究。针对发射体材料的适用性选择，通过分析探测器内辐射诱导电子相关的快谱有效截面，提出了基于非弹性散射反应的快响应型发射体材料，并对其脉冲响应时间特性和信号灵敏度组分进行了理论计算。综合考虑涉及快中子探测一般标准的材料基本性质，实现了对探测器灵敏区的材料定型，并通过管式结构设计和尺寸调整优化了探测器的强信号、快响应性能。基于蒙特卡罗方法对探测器响应模拟的研究结果表明：所设计的快中子自给能探测器原型可实现nA级测量信号，满足无偏压、紧凑、在线式和瞬时响应的快中子监测要求。

Speaker: Dr 遥 周 (XJTU)

64 面向矿脉勘探的钻孔型缪子成像探测器研究

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，可以利用缪子透射成像的方法，将探测器置入钻井中，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，且国内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。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。同时针对探测器配备不同高度的塑料闪烁体弧对天顶角分辨率的影响进行了模拟研究，塑料闪烁体弧对天顶角分辨率的影响可对选取合适高度的塑料闪烁体弧搭建探测器起到一定指导作用。在实验上，进行了原理样机的初步搭建与测试，初步验证了该系统的可行性。

Speaker: 隆乡 尹 (南华大学)

NED&CAGD-尹隆乡.pptx

65 MuGrid：面向多学科应用场景的新结构缪子成像探测器

近年来，缪子成像技术催生了大量新颖的跨学科应用，例如矿产勘探、水下定位等。大量跨学科场景需要将探测器部署在多种具有挑战性的环境中，为此，我们开发了一种名为 MuGrid 的闪烁体探测器，能够便捷的组装并部署。缪子成像探测器的关键参数是有效接收面积和位置分辨精度，传统设计方案一般选择多根小闪烁条的拼接来满足这两个要求，但是大量加工闪烁体的成本往往较高，一定程度上也限制了缪成像技术的跨学科推广。MuGrid提出了利用光导阵列区隔一块大的塑料闪烁体平面，通过四周的光子数分布重建缪子击中的位置。这样可以利用较少的读出通道和较低的成本实现更高的空间分辨率。藉由MuGrid探测器模块化，可以自由组合的优点，前代探测器全空间接收角的优势也得以保留。
模拟结果表明，MuGrid设计方案在 30 厘米 x 30 厘米的平面闪烁体上可以实现优于 3 毫米的空间分辨精度。目前受限于3d打印的光导的透明度，探测效率，通过改进材料在紫外波段的透过率，我们可以进一步提高检测效率和空间分辨率，更好地支撑缪成像技术跨学科场景中的应用。

Speaker: 涛 余 (中山大学)

MuGrid_NED2024_yt.pdf

66 应用于深部贵金属矿产勘探的新型缪子成像系统研究

矿产资源是人类社会发展的重要物质基础，其勘探和开采对国家发展具有重要意义。当前地表浅部矿产资源持续减少，而传统方法由于固有的缺陷，其勘探能力和精度随着深度增加急剧下降，提高深部矿产勘查技术迫在眉睫。天然缪子穿透性极强，几乎能保持以直线径迹穿透到地下几公里。缪子地球层析成像作为一种绿色核技术，在矿产勘探方面的可行性得到了充分验证，可作为当前常规勘探技术的有力补充。本项目基于理论建模、数值模拟和实验研究，深入探究了缪子与物质相互作用的物理机制，掌握了光电转换器件的作用机理，为透射成像技术开发出两种新型的缪子成像系统。一是针对“坑探”手段提出了大面积塑料闪烁体四角耦合PMT的新型缪子探测器，该系统具有较大探测面积，电子学通道数少，成本较低且结构简单易搭建的特点。并建立了基于双曲线模型的快时间响应定位算法对缪子击中位置进行重建，引入了机器学习方法对重建位置进行修正。赴近物所开展了基于大面积塑料闪烁体四角耦合光电转换器件的“望远镜型”缪子探测系统的实验测试。实验结果表明，以MWDC系统重建位置作为缪子真实击中点，该系统的位置分辨为27.9mm。二是针对“钻探”手段设计了可随探矿钻井深入地下的塑料闪烁体条耦合SIPM的钻井型缪子成像系统，并编写了适用于该系统的空间角度缪子定位算法。基于两种缪子成像系统，开发了一套适用于矿产资源勘查的密度反演算法，并将缪子成像数据与重力数据联合进行多成像技术耦合矿产资源勘探。项目的研究成果将综合密度、重力、电导率等多类型物性参数，为深部贵金属矿产资源勘探成像提供了新技术新装备。

Speaker: 思远 罗 (南华大学)

67 用于高计数率环境下的康普顿成像系统搭建

传统的由像素型探测器构成的康普顿系统通常采用阵列SiPM耦合读出方案，探测灵敏体积提交受限于SiPM器件的读出面积，也需匹配大量读出电子学通道，制作成本高且探测效率低。为了提高对射线的探测效率和大幅度提高探测灵敏体积，本文采用条状的闪烁体搭建康普顿成像系统，兼顾高位置分辨和探测效率等特点。
本文提出了一种适用于高计数率环境下的康普顿成像系统，利用条状闪烁体构成双层面阵探测器阵列，可将传统面阵探测器N2个读出电子学通道缩减为2N，大幅减少了电子学数量和复杂程度。因此可采用多通道高速数字化采集系统进行脉冲信号采集，适用于高计数率环境的成像。
最终搭建的康普顿成像系统包含两层面阵探测器，每层探测器由16根尺寸为6×6×120mm的CsI（Tl）闪烁体构成。两层面阵探测器默认间距60mm，成像视野约120°。在这种配置下，该方案所用的最小探测单元数量为32个，电子学通道数为64道，探测器的有效灵敏体积为138cm³。利用Cs-137源进行验证，采用MLEM迭代算法计算最终成像角度分辨率约为12°。

Speaker: Dr 成帅 田 (成都理工大学)

68 X射线硅微条探测器研究进展

X射线硅微条探测器是同步辐射粉末衍射实验和波长色散谱学实验的核心装备，也是高端X射线衍射仪的主流探测器。但是，我国长期以来该探测器严重依赖进口，针对这个卡脖子问题，研制完全具有自主产权的高性能光子计数型一维硅微条探测器，完成国产化替代。已完成320路硅微条样机的设计与测试，10个ASIC芯片对应一个硅微条传感器模块。传感器方面，单模块的灵敏区面积为76800 μm × 10000 μm，单个微条的尺寸为100 μm × 10000 μm，单片包含768个微条，厚度为320 μm。硅微条传感器采用单面微条技术，基于p+ − n − n+结构，AC耦合信号读出模式，耦合电容为150 pF，利用多晶硅电阻实现偏压加载。硅微条传感器的全耗尽电压为80 V，击穿电压为250 V，暗电流为10 nA/cm2。ASIC读出电路芯片方面，基于0.18 μm CMOS工艺已完成原型芯片的研制。该芯片包含32路读出通道，每通道的宽度为100 μm，芯片尺寸为3.8 mm × 3.2 mm。单通道的电路由前置放大器、滤波成形电路、甄别器及通道内数字电路模块构成。芯片具有动态范围调节、增益调节、积分时间调节、内部触发、外部触发、门控曝光等功能，以适应多种应用场景的需求。ASIC芯片的噪声ENC为 198 e-（@ 2.43 pF的传感器电容），噪声曲线ENC = 71.1 e- + 50.1 e- × Csensor，帧率可达16 kHz。320路样机的性能如下：条宽100 μm、条高10 mm、条厚320 μm，噪声210 e-，阈值设置范围4.9 keV–40 keV，动态范围24 bit，帧率16 kHz。

Speaker: 杨帆 周 (高能所)

X射线硅微条探测器研究进展-20240716.pptx

第三分会场（RCS3）

Convener: 筱璐 季 (中国科学院高能物理研究所)

69 基于缪子成像对大型物质内部密度反演的算法模拟研究

最近利用缪子进行成像的研究越来越多，相比于其他成像方法，宇宙射线缪子能域宽，无人工辐射，穿透性强，能够穿透数百米甚至千米的岩石，因此常用天然缪子对大型物质进行成像。本文基于缪子成像原理使用了两种反演方法，一种是基于贝叶斯公式对缪子成像与重力数据联合处理，另一种是使用sart算法。分别用两种方法对炼钢炉模型进行内部密度反演模拟实验，结果很好的反演了炼钢炉模型的密度，验证了方法的可行性，并且反演结果可以更方便的用来进行3D重建。

Speaker: 茂 申

NED&CAGD 申茂.pptx

70 Singer阵列用于近场编码孔径成像研究

作为射线成像领域一项关键的高灵敏度成像技术，编码孔径成像技术能够在兼顾高分辨率的同时有效提升成像灵敏度，这对于提升图像信噪比、减少成像剂量，以及发展快速、实时的二维乃至三维成像应用具有重要意义。目前基于修正均匀冗余阵列（MURA）的编码孔径成像技术已广泛应用于天文成像、核辐射监测等远场成像领域，而在其进一步推广至核医学成像、散射成像等近场核成像场景时，由MURA编码自身特性带来的显著特征性伪影问题和信噪比限制，严重制约了编码孔径成像技术优势。近年来发展形成基于Singer循环差集的新型编码方式，其特定的周期性包装形式生成的Singer阵列易于实现多种开孔率、多种长宽比的码板配置，有望推进编码孔径成像技术在各类近场核成像领域的实际应用。但目前国内外Singer编码相关研究很少，其近场成像特性还有待进一步验证。因此，本文发展了Singer循环差集的编码孔径成像方法，开展了基于Singer阵列的近场单点源、多点源和展源成像模拟研究，并进一步研制了实验样机开展了相关实验研究。研究表明Singer阵列在近场非点源编码孔径成像场景具有一定的技术优势，无需依赖硬件或迭代算法，其编码形式本身就能改善近场伪影，通过简易校正即可实现高信噪比高分辨展源成像，并有望发展实时快速乃至动态成像应用。

Speaker: 昕 李 (高能所)

Singer阵列用于近场编码孔径成像研究-李昕.pptx

71 基于权重调整的康普顿成像算法研究

放射性核素成像在临床诊断中起着举足轻重的作用，其为探究放射性药物在人体内的分布和动态变化提供了宝贵的信息。单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射计算机断层扫描（PET）是主流核素成像模式，但这些模式主要在能量范围和灵敏度方面存在局限性，与SPECT和PET不同，以探测康普顿散射为基础的康普顿相机能量探测范围更广，并能进行多种放射性核素探测，是医学成像和其他应用的多功能工具。
本工作旨在构建高分辨率康普顿探测器和针对性的高精度图像重建算法，提升高能伽马射线图像时空分辨率质量。康普顿相机由两层探测器组成，记录康普顿散射事件光子的散射位置和吸收位置及对应能量信息。算法利用反投影技术作为先验信息，采用并行计算及权重调整策略进行图像重建。通过量化康普顿投影环在不同位置的权重，为最大似然期望最大化算法(MLEM)迭代计算提供更全面的信息。本研究使用0.3毫米直径22Na点源的进行实验，将采集到的数据图像重建，对GATE模拟的长度为16.2mm的线源进行重建，并比较不同算法效果。对于点源，本研究实现了约0.9毫米左右的空间分辨率。下一步将通过多个点源数据，进一步评估算法。

Speaker: Dr 正 柳 (中国科学院深圳先进技术研究院)

72 实现宇宙线缪子快速成像的算法研究

在宇宙线缪子成像技术中，目前主导的方式主要包括透射成像和散射成像。其中，散射成像在区分高原子序数（高Z）物质方面展现出显著的优势，尤为引人瞩目的是其在海关核材料快速检测中的应用。然而，由于宇宙线缪子的动量非单一值，且其自然通量相对较低，这给实现宇宙线缪子快速成像带来了诸多挑战。
本报告立足于宇宙线缪子散射成像的基本原理，针对成像过程中遇到的具体难题与挑战，创造性地提出了一系列解决方案。这些方案在实际测量实验中得到了验证，成功实现了在短短20分钟内（大约200个事件）对厘米量级的高Z物质进行成像。这一成果不仅为宇宙线缪子成像技术的发展奠定了坚实的基础，也为该技术在更广泛领域的应用展现了巨大的潜力。

Speaker: 群刚 文 (安徽大学)

实现宇宙线缪子快速成像的算法研究.pptx

73 数字化波形在时间测量中的方法学研究

时间测量是核探测领域的重要手段，是正电子湮没寿命谱学、飞行时间正电子发射断层扫描成像、高能物理的粒子甄别等众多领域的共性关键技术。对比于基于模拟电路实现的前沿定时、恒比定时等传统方法，将波形数字化可以获得更加全面的信息从而选用更具有针对性的定时方法，进一步得到更加优异的时间性能，但同时也需要付出更多的精力投入相关的方法学研究。本论文针对核信号时间测量中的应用需求，建立了一套数字化波形处理、筛选、定时的方法体系，主要包括排除基线漂移、噪声干扰、器件不一致性、温度变化等干扰因素的校正算法；去除外界干扰，异常噪声，事例堆积等造成的异常事例的事例挑选算法；获得更精确定时性能的逐通道针对性参数设置的定时算法等。该方法应用于基于DRS4波形采样芯片设计制作的64通道波形采样板的数据处理中，并对比了数字前沿定时、数字恒比定时、平均脉冲波形拟合算法、遗传寻参算法等一系列定时算法的结果。其中遗传寻参算法得到了最好的结果，使测量得到的平均符合时间分辨率比较于数字前沿定时的160ps提升至90.1ps(FWHM)，各通道间的一致性也得到了一定的提升，验证了该方法体系的可行性，并进一步应用于2048通道的大规模系统中。

Speaker: 天翊 王 (高能物理研究所)

核电子学年会报告_数字化波形在时间测量中的方法学研究_王天翊.pptx

74 HFRS-TPC数据获取与在线事例重建算法研究

即将建成的高能放射性次级束分离线（High Energy Fragment Separator，HFRS）是国际上领先的放射性核束装置，具有高能强流（~10MHz）、大动态范围（Z=1~92）等特点，可显著提升中重核区域的实验能力，将极大地提升中国在放射性核束物理领域的核心影响力和竞争力。开展放射性核束物理实验的前提是可靠鉴别核素。在高计数率下，不同粒子间的读出信号存在极大的“先来后到”的几率，导致时序错乱，因此选用twin TPC作为位置灵敏探测器。但由于读出通道数多、数据量大，对数据传输、处理和存储提出了更高要求，给读出电子学研制带来了极大挑战。
因此，本文研发了一套用于高计数率 TPC 在线径迹重建算法，分级压缩数据量，加快数据处理速度，缓解数据传输和存储压力，提高系统实时性。整个读出系统采用三级结构设计，包括前端板（FEE）、子系统数据获取板（sub_DAQ） 和服务器。FEE板实现探测器信号的通道级处理，提取高精度的时间信息和能量信息；sub_DAQ板可同时接收8路FEE板数据、实现探测器级数据汇总，之后通过束团重建还原粒子多重性，并利用重心法计算出粒子在读出条方向上的入射位置；最后在服务器端完成两个TPC事件匹配，由漂移时间计算出粒子在电子漂移方向上的入射位置，重建粒子二维径迹。

Speaker: 静 田 (近代物理研究所)

75 核信号数字滤波成形以及堆积分离算法研究

在许多领域中，以高计数率对探测器信号进行实时处理是必要的，在高计数率下，核信号的堆积问题会影响后续结果的分析，因此需要对堆积信号进行处理。目前解决信号堆积常用的方法是采用堆积识别判弃，但此方法会造成计数的丢失，使得脉冲通过率降低，探测效率下降，需要对其进行改进优化。针对目前常用的堆积识别判弃方法存在的不足，本文提出一种堆积分离算法，通过对原始信号进行快/慢成形处理，快成形采用三角成形方法，用于判断核信号的到达时间，以确定信号是否发生堆积以及堆积发生的时间点；慢成形采用梯形滤波成形方法，用于提取核信号的能量信息，同时借助梯形信号对称上升/下降沿特征，根据堆积发生时间点进行堆积信号的分离，从而有效利用堆积核信号，提高系统计数率以及探测效率。研究内容主要包括基于MATLAB的算法仿真验证以及基于FPGA的算法实现处理，通过仿真以及实验结果对比表明，本文所提方法能有效分离堆积信号，提升系统计数率。

Speaker: Mr 超 唐 (中国科学院高能物理研究所)

76 STCF MDC径迹重建触发算法研究进展

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 400 kHz。因此，MDC 子触发将完成 2D 寻迹和重建、径迹时间重建、3D径迹重建等算法，预期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。通过两级的模式匹配结构，实现了接收范围内横动量大于 135 MeV 单粒子 99% 的触发效率，并对横动量 180 MeV 以上的单粒子 99% 以上的横动量重建效率，分辨率$\Delta Pt/Pt_2$小于 0.1，在此基础上，径迹在对撞点的方位角重建分辨率为 12 mrad. 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 180 MeV 时，得到了小于 8 ns 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 3 ns 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精度约为 3 cm 的z向径迹顶点重建。神经网络使用 HGQ 训练以减少计算资源消耗，训练完成后使用 hls4ml 转换成 IP 部署于 FPGA 上，该设计延迟 40 个时钟周期，占用 20% XCKU060 资源。

Speaker: 艺迪 郝 (中国科学技术大学)

STCF MDC径迹重建触发算法研究进展.pdf

第二分会场（RBS3）

Convener: 奕 千 (中科院近代物理研究所)

77 面向空间X射线天文的超导转变边沿探测器读出电子学研究

银河系热重子探测项目（DIXE）计划采用超导转变边沿探测器，在软X射线波段对银河系热重子辐射开展巡天观测并进行高精度、高分辨率光谱测量，获取其空间分布即物理化学性质，推动银河系黑洞及恒星反馈等重大问题的解决，填补当今天文观测的空白。频分复用（FDM）技术是当前主流复用技术之一，可以有效限制室温端至低温端的热负荷，具有低功耗、低噪声、抗干扰能力强等特点，十分适用于空间实验。在DIXE项目背景下，本报告介绍了 TES 和FDM的应用原理，提出了一种用于TES阵列的FDM读出室温电子方案。该方案能够实现对 16 路 TES 偏置信号的精确调节，从而使 TES 阵列能够在设定的最佳工作频率下运行。并且实现了对TES信号的高精度放大、采样、处理和反馈。在反馈算法中，利用FPGA的逻辑资源实现了对反馈信号的相位自动调节、补偿。联合清华低温探测实验室，我们完成了对室温电子学的测试，测试结果表明，该室温电路读出方案具有良好的应用前景。

Speaker: 建国 刘 (University of Science and Technology of China)

刘建国_青岛.pptx

78 CPHS小角中子散射谱仪3He管阵列探测器研制

中子散射是研究物质微观结构和动态的重要工具，小角中子散射（Small Angle Neutron Scattering, SANS）作为其中一种重要的技术，在凝聚态物理、化学、材料、高分子及生命科学等领域发挥着不可或缺的作用。基于清华大学的微型脉冲强子源（Compact Pulsed Hadron Source, CPHS），正在建设一台SANS谱仪，与国内大型中子源的SANS谱仪形成互补。
CPHS的SANS谱仪采用$^{3} \mathrm{He} $管阵列探测器作为大面积探测器，共包含96根有效长度为800 mm，直径为8 mm的位置灵敏型$^{3} \mathrm{He} $管。为减少中子在空气中的杂散，$^{3} \mathrm{He} $管阵列探测器放置在真空腔中。同时，为了兼顾散热与抗电磁干扰的需求，真空腔中设计了电子学腔放置读出电子学。电子学腔通过波纹管与外界连通，以保持内部的大气环境。$^{3} \mathrm{He} $管的信号线通过真空密封的直角弯管结构穿入电子学腔，避免了真空中高压放电的问题。
在实际应用中，$^{3} \mathrm{He} $阵列探测器分为6个模块，每个模块包含16根$^{3} \mathrm{He} $管以及配套的模拟电子学。位置灵敏型$^{3} \mathrm{He} $管利用电荷分配法进行信号读出，其两端的信号经过时间常数为200 ns的CR-RC4滤波后，送入数据采集与处理板卡。在FPGA中，完成中子脉冲的处理，得到幅度与时间信息，由上位机进一步计算得到中子事件的位置与波长。利用CPHS的束流对研制的$^{3} \mathrm{He} $管探测器模块进行测试，结果显示：$^{3} \mathrm{He} $管探测器最佳的位置分辨率优于4.0 mm，坪斜绝对值小于1%/100V，探测效率为61.1%。

Speaker: 南 华 (清华大学工程物理系)

第二十二届核电子学会议-华南.pptx

79 中国散裂中子源中子谱仪探测器读出电子学研制进展

中国散裂中子源是我国第一台散裂中子源，一期工程已建成并对用户开放3台，合作谱仪阶段与其他科研机构共同建设了8台谱仪。二期工程于2024年正式启动，将建设7台新的中子谱仪及多条测试束线，同时打靶功率将从160kW提升到500kW。中子探测器系统是中子谱仪的眼睛，用于对散射的热中子进行位置和时间测量。读出电子学是中子探测器系统中的重要组成部分，决定了其探测的性能和效率。
在一期谱仪及合作谱仪阶段，根据探测器的种类的不同，发展了包含大面积3He阵列探测器读出电子学、大面积闪烁体探测器读出电子学以及GEM探测器读出电子学等多种方案，并且在工程中得到了验证。散裂二期工程新建设的7条谱仪对读出电子学提出了更高的要求：1）大部分探测器整体需要工作在真空下，因此读出电子学要实现极低功耗；2）打靶功率的升级意味着更高通量的中子，读出电子学的计数率性能需要进一步提高；3）3He替代中子探测器 - 闪烁体中子探测器的通道密度将进一步提高，要求更高集成度的读出电子学。本报告将简要介绍散裂中子源探测器读出电子学团队过往十多年发展的中子探测器读出方案，以及面对散裂二期工程中子谱仪读出电子学挑战，所做的方案、预研以及前期关键技术验证等进展。

Speaker: Hongbin Liu (IHEP)

80 基于Micromegas探测器的高集成度缪子成像读出电子学设计

缪子成像技术是一种新型成像技术，广泛应用于大尺寸物质成像、重核物质检测和考古研究等领域。Micromegas探测器具有高位置分辨率、易大面积制备等优势，适用于进行缪子成像。然而，成千上万的探测器通道数给读出电子学带来挑战。针对Micromegas探测器多通道的读出需求，设计并实现了一种的高集成度读出电子学。该电子学采用了一款电流读出芯片ADAS1128，芯片集成了128个电流放大器，可实现多通道电荷信息测量。通过对电子学性能进行测试，在电子学线性动态范围为-77.97~0 fC的测试条件下，增益约为 213.6 Code/fC，积分非线性为2.7%，噪声小于0.68 fC。为验证读出电子学对Micromegas探测器阳极条信号的读出能力，利用55Fe放射源进行X射线能量分辨率测试。其中可以探测到X射线的全能量峰和Ar逃逸峰；全能量峰的能量分辨率约为20.23%@5.9 keV。此外，搭建缪子成像实验系统并开展了宇宙线缪子散射成像实验研究。考虑到缪子成像实验的核心是径迹测量，首先开展位置分辨率测试。测试结果表明，对于入射角0~5°的缪子，整个系统的位置分辨率优于200 μm。接着开展厘米量级的散射成像实验；并根据实验结果，使用DBSCAN算法对PoCA算法进行优化。实验结果表明，对于2 cm尺寸的物体，该缪子成像系统可以清晰地重建其边界。

Speaker: 婷 王 (中国科学技术大学)

基于Micromegas探测器的高集成度缪子成像读出电子学设计.pdf

81 基于串联读出电路的伽马成像系统搭建

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。针对现有成像技术中读出电子学系统存在通道数量多、信噪比低、功耗高等问题，采用串联读出电路来减少读出电子学系统的复杂性和成本。首先，串联读出电路将多个探测器产生的电荷信号通过电阻分流为2个电荷信号输出，显著减少了读出电子学的通道数。其次，由于探测器信号只分成2份，使得提取到的信号幅度大、噪声小，降低了相关电路的功耗和面积。同时，基于串联读出电路的电子学系统也降低了成像装置的体积和重量。
为了更好地研究基于串联读出电路的伽马成像系统的成像效果，本研究中采用6×6×5mm的CsI(Tl)闪烁体耦合同面积的SiPM构成探测器的最小探测单元，并将最小探测单元按照每层8×8排列的方式构成两层面阵探测器。两层面阵探测器默认间距30mm，成像视野约120°。在这种配置下，利用串联读出电路读出面阵探测器信号可将传统读出电子学系统的128个通道缩减为16个，大幅减少了电子学数量和复杂程度，因此，可采用多通道数字化采集系统进行脉冲信号采集。最后利用137Cs点源对成像效果进行验证，测试结果表明，伽马成像系统的角度分辨率约为12°。

Speaker: 新宇 杨 (成都理工大学)

82 高时间分辨正电子脉冲电子学系统设计

慢正电子湮没寿命谱测量是研究材料表面以及薄膜材料中原子尺度缺陷的无损灵敏表征方法。目前，国际上实现慢正电子湮没寿命测量最成熟的方法是利用斩波器和聚束器获得高时间分辨的正电子脉冲，以提供寿命谱测量的起始时间。设计电子学系统将信号准确加载到聚束器件中，对实现高时间分辨正电子脉冲的产生至关重要。本研究考虑信号同步、放大、合成、馈入等因素完成了电子学系统设计。系统工作时产生三路同步信号，并经过功率放大器放大后分别馈入斩波器、预聚束器、主聚束器。斩波信号负责将直流正电子束转化几ns的正电子脉冲，预聚束、主聚束信号负责将正电子脉冲压缩到百ps。斩波器、预聚束器均为非标准匹配部件，研究了部件电容、阻抗匹配网络对信号馈入的影响。主聚束器为50 Ω同轴谐振腔，信号可直接馈入主聚束器。通过优化系统参数，实验得到了250 ps (FWHM)的正电子脉冲。

Speaker: 啸天 于 (中国科学院高能物理研究所)

脉冲化电子学系统-于啸天.pptx

83 高能宇宙辐射探测设施中穿越辐射探测器前端读出电子学电性件设计

高能宇宙辐射探测设施（HERD）是计划于2027年安装在中国空间站的空间天文和粒子天体物理实验。HERD实验包含5个探测器载荷，预计在空间站外进行长达10年的暗物质探测、高能伽马射线探测和宇宙线能谱测量实验。穿越辐射探测器（TRD）是其中重要的载荷之一，计划安装在HERD的侧面进行量能器TeV能级的能量标定和伽马射线巡天观测。本文主要介绍了TRD前端读出电子学电性件设计。为了保证TRD读出的准确性和工作的可靠性前端读出电子学电性件基于SAMPA ASIC设计，实现动态范围在0-500fC可调，单板128路探测器信号的读出。由于空间环境的限制前端读出电子学分为双层设计：电荷采集板和供电通讯板，二者通过59针的airborn连接器进行连接。电荷采集板通过J30J-37TJWP14-J 接口获取来自探测器的电荷信号，经过SAMPA芯片后将数字化波形传入FPGA进行分析和传输。FPGA选用Microchip公司的M2S090T-1FGG484M在保证数据处理的准确性下提高设计的抗辐照特性。探测器的高压由电荷采集板通过J30J-21ZKWP14-J进行监测与控制。前端电子学的供电与通讯主要在供电通信板实现。前端电子学通过J30J-25TJWP14-J接口与后端电子学连接，获取触发信号，使用RS422总线进行指令和遥测通讯，使用LVDS电平协议进行科学数据传输。后端电子学通过J30J-15ZKWP14-J对前端进行供电。此设计已经完成了实验室测试，具体测试结果将在报告中进行展示。

Speaker: 洁宇 朱 (中国科学院近代物理研究所)

核电子学大会汇报.pptx

84 基于DRS4评估板的正电子湮没谱仪研制

正电子湮没寿命测量是研究材料内部微观结构的一种无损表征技术，可甄别缺陷的类型、尺寸以及相对浓度等特征信息。传统的正电子湮没寿命谱仪由闪烁体探测器和恒比定时鉴别器、时幅转换器、多道分析仪等核电子学模块化插件组成。近年来，随着数字化集成化电子学时间分辨等关键性能的提升，传统谱仪电路逐渐简化，呈现出便携式、紧凑型的发展特点。DRS4凭借其高采样率、高集成度、低功耗的特点，成为大规模、多通道时间测量系统的优先选择，在正电子湮没寿命探测中也展现出潜在的应用前景。本文基于DRS4评估板搭建了双探测器通道的正电子湮没寿命谱测量系统，对导致其数据处理效率低下的主要影响因素进行了系统实验分析。结果表明，评估板中的无效事例冗余触发和低速数据传输电路是导致谱仪系统效率低的两个主要原因。针对此，实验中提出了有效事例预触发判选的方法，通过筛选DRS4采集电路中的有效事例，确保电路中核心信号处理资源的高效利用。经测量，基于新触发方法的正电子湮没寿命测量系统，其计数效率可达到DRS4评估板的传输极限。
*通讯作者：曹兴忠，中国科学院核用材料与安全评价重点实验室，15001336690，caoxzh@ihep.ac.cn；中核集团领创科研项目（CNCC-LCKY-202282）资助。

Speaker: 红强 张 (中科院高能物理研究所)

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD3）

Convener: 笑梅 李 (中国原子能科学研究院)

85 多用途时间投影室在中子核反应实验测量中的应用

CSNS白光中子源多用途时间投影室（MTPC）已投入使用。MTPC研究团队已开展了探测器装置、气路气压装置、读出电子学、数据获取等多个子系统的研制工作。同时，MTPC的实验室测试、探测器刻度、实验模拟程序框架开发、数据分析程序框架开发、分析算法研究等工作也已开展并将继续优化完善。未来，MTPC研究团队将在标准截面测量、重要需求数据测量、核与粒子物理前沿等方向开展研究工作。研究团队将充分发挥MTPC的技术优势，着力解决实验中遇到的难点问题，力争取得体系完善、内容丰富且有价值的研究成果。

Speaker: 晗 易 (高能所)

MTPC_report_NED2024-v3.pdf

86 基于时间投影室（TPC）的高精度裂变截面测量

中子诱发裂变反应的深入研究在国防安全、核能发展以及核科学基础研究都有广泛应用。近年来，第四代先进反应堆等领域对高精度（1%）的裂变截面有着迫切需求，但现有数据精度（3-5%）尚无法满足要求。在本项工作中，我们利用本单位研制的TPC探测系统开展高精度裂变截面的测量技术研究，旨在提升重要锕系元素裂变截面的测量精度。
通过建立模拟仿真平台，对中子入射至235U靶的物理全过程进行模拟计算，实现对电场强度、气体种类及压力等关键参数的选择和系统最佳工作状态的确定。通过对待测235U靶自发衰变产生α粒子的探测，实现对235U靶核数的准确标定。依托中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子源（Back-n）开展了235U（n, f）截面测量实验。建立包括寻迹、拟合及有效事例筛选在内的数据处理算法，获得了较好的粒子甄别效果。利用含H参考靶，实现相对中子通量监测，并利用TPC系统准确测量了中子束斑的二维分布。对实验不确定度进行了系统分析，证明了利用TPC探测系统将裂变截面测量精度提升至1%的可能性。

Speaker: 玲 李 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所)

87 用于探测逆运动学 (3He, t) 反应的TPC探测系统的研制进展

电荷交换反应是一种可以从同位旋维度对原子核的结构展开研究的实验探针。利用放射性束流线进行逆运动学的电荷交换反应实验，可以研究丰中子核乃至不稳定核的性质。我们搭建了基于 $\Delta$E-E 系统的探测器原型机，以验证利用重离子束测量逆运动学的 ($^3$He, $t$) 电荷交换反应的可行性。
探测器由半圆柱形时间投影室 (TPC)、CsI(Tl) 闪烁体阵列、前端电子设备和数据采集系统组成。TPC作为 $\Delta$E 探测器，需要精确地测量带电粒子的能量损失以及重建其三维径迹。我们已经完成了TPC探测器的搭建，提取了THGEM的增益不均匀性以对带电粒子的信号幅度进行修正，并利用266 nm激光刻度了电子在漂移电场中的漂移速度，在漂移电场为200 V/(cm·atm) 时，电子漂移速度为3.84 cm/μs；利用激光和 $\alpha$ 源测试了TPC的径迹分辨，x-y平面径迹分辨好于400 $\mu$m，z-y平面径迹分辨好于15 ns；测试了不同漂移距离 z 、散射角 $\theta$下的位置分辨；利用X射线和 $\alpha$ 源测试了TPC的能量分辨，对5.9 keV的X射线能量分辨好于20%，对约5 MeV的 $\alpha$ 粒子能量分辨约为10%。同时，利用宇宙线和重离子束流对TPC和CsI(Tl) 进行了联合调试。探测器系统性能较好，能够支撑下一步的电荷交换反应实验的展开。

Speaker: 志轩 何 (兰州大学)

气体会议-兰大何志轩-2.pdf

88 用于光核物理的多用途活性靶时间投影室研制

活性靶时间投影室（AT-TPCs）是低能核物理领域的先进工具，特别适用于使用低强度放射性离子束或γ射线进行实验。复旦大学多功能主动式靶时间投影室（fMeta-TPC）拥有2048个通道，用于研究α-聚类核。本研究重点研究了使用激光康普顿散射（LCS）γ源进行的光核反应，特别是针对高度激发的α-聚类态的衰变。
目前已经完成了fMeta-TPC的设计，并通过紫外（UV）激光和241Am α源对其离线性能进行了全面评估。结果显示，探测器的固有角分辨率在0.30°以内，对于3.0MeV的α粒子，能量分辨率为6.85%。通过55Fe X射线源测试，探测器的增益均匀性约为10%（RMS/均值）。此外，还在SLEGS线站上，已经完成了在线束流测试，对探测系统的软件和硬件进行了在线测试验证。在线测试结果表明，探测器能正常记录目标核反应事件与噪声干扰事件。

Speaker: 曦阳 王 (复旦大学)

用于光核物理的多用途活性靶时间投影室研制_王曦阳.pdf

89 基于悬浮工艺微网探测器的时间投影室研制

摘要：在原子能院团队成功研发了光刻一体化微网探测器后，为了更快的进行探测器迭代，开发了一种新型基于悬浮工艺的微网探测器。我们利用此种悬浮工艺微网探测器分别研制了用于截面测量的时间投影室原型机和紧凑型轻量化时间投影室原型机。本报告主要讨论了用于截面测量的时间投影室原型机对252Cf自发裂变源进行测试的实验结果。针对研究组使用的由中国科学技术大学团队研发的分立元件读出电子学，开发了一个基于QTCreator的数据采集软件，实现了电子学参数配置、数据采集和在线显示以及数据离线处理等功能。开展了原型机在一个大气压的标准工作气体（7%CO2+93%Ar）中不同工作电压下的探测效率测试实验，进行了252Cf自发裂变源出射粒子径迹探测实验，获得了裂变碎片和α粒子的二维、三维径迹，使用K-means聚类算法对粒子径迹进行鉴别。实验结果表明，原型机能够很好的获得裂变碎片的出射径迹，对裂变碎片和α粒子具有一定的区分能力。同时我们还利用了这种悬浮工艺的微结构探测器研制了紧凑型轻量化时间投影室，解决了场笼边界条件畸变问题和整体重量问题，从结构角度缩小了时间投影室的体积，保证了密封性，大大化简了时间投影室的重量和拆装难度，为未来空间粒子探测提供了一种更多的选择方案。

Speaker: 晓 庄 (China Institute of Atomic Energy)

庄晓-基于悬浮工艺微网探测器的时间投影室的研制与测试.pdf

90 用于高强度热中子测量的Micromegas裂变室的优化

利用MicroMegas建造裂变室具有宽量程、高灵敏度的优势，在高强度热中子测量中有重要的工程应用价值。优化探测器参数和工作条件可以减小电子到达阳极板时的横向范围，对探测器计数量程的进一步提高至关重要。本文开展基于Micromegas裂变室的模拟和优化工作。系统地研究了漂移区宽度、电场强度及气体成分等不同参数与初级电离电子分布和漂移电子到达电极的横向分布之间的关系。研究结果表明（1）裂变室漂移区的间距越大，初级电子的产生位置越分散。（2）填充原子序数较大惰性气体Xe或增加气体压强可以有效地减小初级电子位置分布的范围。（3）当惰性气体为Xe，漂移区宽度为2mm，裂变碎片在其中平均沉积能量达22.85MeV，与在4mmAr中的平均能量沉积相当。（4）当填充气体为70%Xe和30%CF4、漂移区电场为1000V/cm，此时电子的横向扩散最小，位置分布半高宽（FWHM）为0.13mm。综上所述，填充气体为70%Xe+30%CF4，漂移区宽度为2mm，漂移区电场强度为1000V/cm为最佳参数。通过模拟热中子与235U反应产生裂变碎片并电离电子以及电子漂移、倍增至达阳极的全过程，验证了最佳参数可以有效的减少电离电子到达阳极板的横向范围。研究为优化该新型裂变室，进一步提高裂变室计数量程，将其发展为面向高强度热中子测量的高计数量程探测器提供理论及参考依据。

Speaker: 岐桉 魏 (南华大学 核科学技术学院)

用于高强度热中子测量的Micromegas裂变室的优化_魏岐桉.pdf

15:30 茶歇

第一分会场（RAS4）

Convener: 晓冬 王 (南华大学)

91 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。但一方面国际上的单元和多元SDD探测器商品价格高昂，另一方面随着先进光源亮度的提升，已有探测器产品的性能也不能满足实验的理想需求，因此迫切需要发展国产化高性能谱学探测系统。高能物理研究所HEPS/PAPS探测器项目组针对同步辐射未来需求开展了单元及阵列SDD探测器系统的关键技术研发，力争实现高性能SDD探测器的自主化和国产化。
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<0.5pA@-45℃，2x10单元阵列传感器漏电流<10pA@-45℃；研制了8通道超低噪声电荷灵敏前放ASIC，噪声仿真值ENC~ 5e+6e/pF@-20℃；完成低温低噪声的电子学封装结构，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143eV@5.9keV（-45℃）,阵列SDD探测器系统能量分辨好于300eV@13.9keV（-45℃）。

Speaker: 子瑜 暴 (高能所)

暴子瑜-面向先进光源需求的SDD探测器系统研发与进展.pptx

92 低维钙钛矿半导体X射线探测与成像研究

新型卤化物钙钛矿半导体材料的基本性质契合X射线探测需求，其高灵敏度响应特征有望大幅减少医学成像和安检等领域的X射线使用剂量，为X射线探测材料体系的拓展带来了重大的发展机遇。不过，由于钙钛矿材料的离子化合物特性，材料内部普遍存在离子迁移问题，导致钙钛矿X射线探测器暗电流较大，损害了器件的信噪比且不利于器件的长期工作稳定性。此外，当前研究多集中于单像素钙钛矿X射线探测器，无法满足临床任务所需使用面积以及快速获取高质量X射线成像的需求。
通过材料的结构设计及先进制备工艺开发，我们获得了兼具高灵敏和高稳定的准二维钙钛矿材料体系，进而实现了高灵敏、高稳定X射线探测器的制作。探测器实现了~18000 μC Gy−1 cm−2的高灵敏度，且在85 oC下老化450 h后仍能保持初始性能的80%以上，展现了优异的稳定性。进一步开发与TFT电路集成的阵列化器件获取了清晰的X射线成像。本报告将介绍我们通过维度调控获取高稳定钙钛矿材料，并在此基础上进一步研制高性能、高稳定阵列化X射线成像器件等方面的研究进展。

Speaker: Prof. 霄家 郑 (中国工程物理研究院)

93 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。
当前已完成原型探测器的设计和工艺探索，包括大面积dummy 芯片的卷曲、固定支撑和打线等。为了验证卷曲后硅像素芯片的功能是否正常，利用已有的小面积功能芯片，设计制作出一套不同卷曲半径的探测模块，包括小面积CMOS功能芯片、支撑工装、前端PCB板和铝制金属外壳等。芯片减薄为50 $\mu$m，卷曲半径分别为25 mm与20 mm。对探测模块进行了芯片卷曲前后噪声水平与放射源响应的测试研究。结果表明，卷曲前后噪声水平基本一致，放射源响应正常，初步验证了卷曲后芯片的功能正常。此外，搭建了束流实验平台，对卷曲前后小面积探测模块进行了电子束流测试，通过初步的校准及径迹重建，验证了卷曲探测模块的性能良好。
以上研究，验证了大面积圆筒探测器原型机研发的工艺流程，为后续的研究奠定了基础，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

94 SnO2/CsPbBr3异质结室温核辐射探测器的界面稳定机制研究

CsPbBr3单晶探测器作为一种极具发展前景的室温半导体核辐射探测器，在核物理、核能源、核医学等许多重要领域有着广泛的应用。然而，CsPbBr3核辐射探测器的极化稳定性难题一直是限制其应用发展的瓶颈，严重阻碍了实用化进程。本文在Ti/CsPbBr3/Ti探测器的界面上设计并制备了SnO2/CsPbBr3异质结，以解决其极化稳定性问题。本文主要研究了SnO2/CsPbBr3异质结对CsPbBr3探测器电学性能、探测性能和长期稳定性的影响。最终界面稳定机制研究结果表明：SnO2/CsPbBr3异质结对CsPbBr3探测器有多重影响。SnO2/CsPbBr3界面相较于Ti/CsPbBr3界面，由于SnO2导带边更低（-4.53eV），利于电子注入，SnO2/CsPbBr3异质结具有更好的电子萃取效果，较强的电子萃取作用对于电子传输势垒具有一定容忍性，保证了可控范围内的载流子输运行为，提高了探测器的稳定性。同时，SnO2功能层在具有一定的界面钝化效果，SnO2层在阻止离子从CsPbBr3晶体向界面迁移以及大气和水分从探测器表面向界面渗透方面发挥了重要作用。因此，SnO2/CsPbBr3异质结探测器比Ti/CsPbBr3/Ti探测器具有更好的探测性能和长期稳定性。界面增强后，SnO2/CsPbBr3异质结探测器在6000V/cm下的能量分辨率达到了13.59%，在3000V/cm下的长期能量分辨率稳定在24±5%左右，并且其持续时间超过12h。本文对SnO2/CsPbBr3异质结的研究为提高CsPbBr3探测器的探测性能和长期稳定性提供了新的解决思路。

Speaker: 明智 张 (华东理工大学)

95 大型强子对撞机上ATLAS实验高颗粒度时间探测器

将报告中国组在大型强子对撞机上ATLAS实验高颗粒度时间探测器的总体研制情况。该探测器有300万个读出通道，每个通道对单个带电粒子的时间测量精度达到30-50皮秒，可以承受高亮度LHC升级的辐照量。中国组承担了该探测器100%的LGAD硅传感器的研制（高能所承担90%份额，科大承担10%的份额），这是国产硅传感器首次在CERN对撞机实验上使用。其中，高能所LGAD传感器在与日本滨松与意大利FBK研究所竞争中胜出。赢得欧洲核子中心的国际招标的全部份额（超过1.5万个全尺寸传感器，6平方米）。另外，高能所与南大团队承担100%的外围电子学板的研制任务；高能所与科大团队承担44%探测器模块研制任务（高能所34%，科大10%）；高能所与山东大学合作承担高压电源模块的研制任务；山东大学承担了柔性电缆的研制任务。

Speaker: 志均 梁 (中国科学院高能物理研究所)

HGTD-july16v3.pdf

96 LGAD Based Time-Tracker Development for CEPC

The AC-coupled Low-Gain Avalanche Detectors (AC-LGAD) are designed as detectors with a 100% fill factor for high precision 4D-tracking. They have been studied and researched by many institutes, including BNL, FBK, and HPK, among others. AC-LGAD can be used for the construction of time-track detectors in collider experiments such as CEPC. The Institute of High Energy Physics (IHEP) has also conducted extensive research on AC-LGAD. The pixel-type AC-LGAD sensors with a pitch of 2000 µm and AC pad of 1000 µm show spatial resolution better than 16 µm. The strip-type AC-LGAD can be fabricated with a lower than 0.2 P n+ layer dose to improve the spatial resolution, and different pad-pitch structures can also be fabricated. Testing results show that the spatial resolution can be lower than 8 µm. Strips with different pad-pitch structures have been fabricated and studied, and the results show that pad-pitch structures also affect the spatial resolution.

Speaker: 维益 孙

CTT_2407_QD_swy_v4.pdf

97 Researches of irradiation-resistant LGAD detector for ATLAS HGTD

Low- Gain Avalanche Detector (LGAD) with time resolution better than 50ps has been chosen as the sensors for HGTD project. The most important requirement of sensors for the project is radiation hardness, the sensor should collect more than 4fC charges and reach less than 50ps timing resolution at voltage(safe voltage for SEB) lower than 550V after irradiation(2.5e15neq/cm2). IHEP has developed the carbon enriched LGAD sensors, which show good radiaiton hardness.This talk will show the researches of IHEP irradiation-resistant LGAD for ATLAS HGTD, including the sensors' properties before and after TID, neutron and proton irradiation. The beam testing results of pre-production sensors and sensors with ASIC will also be discussed.

Speaker: 梅 赵 (中国科学院高能物理研究所)

ATLAS HGTD 抗辐照 LGAD 探测器研究_赵梅v4.pdf

98 Luminosity measurement of ATLAS with Carbonated LGAD

ATLAS would have to decrease the uncertainty of the luminosity measurement of the HL-LHC from 2% to 1% to make sure the main physics goal of HL-LHC is achieved. However, the harsh radiation environment of HL-LHC throws serious challenges to the luminosity measurement. New luminosity detector should be explored. Due to the fast timing resolution and high resistance of LGAD, ATLAS plans to apply the LGAD in the luminosity measurement. According to the recent data, the LGAD shows very good linearity which is at least 10 times better in the luminosity measurement. This study is going to show the recent study of the LGAD applied in the luminosity study of the ATLAS.

Speaker: Dr 云云 樊 (中国科学院高能物理研究所)

20240716LGAD-BMA_lumi-v2.pdf

99 ATLAS探测器升级的时间探测器（HGTD)项目中的探测器模块组装与测试

在ATLAS探测器升级项目中，高粒度时间探测器（HGTD）是其关键组件，旨在实现30ps时间分辨率以准确探测前向径迹的时间信息，降低高瞬时亮度带来的堆积事例。该探测器由8000余个模块组成，每个模块包括两个提供时间探测功能的芯片和柔性电路板。每个芯片包含LGAD传感器和ASIC，采用倒装焊连接，然后粘贴在柔性电路板上，通过打线进行电气连接。
由于芯片厚度、倒装焊强度和组装精度等因素的限制，模块组装流程面临严峻挑战。本报告介绍了高能所团队利用自动化gantry系统开发的模块组装方案，该方案利用图像识别等智能化技术，实现了芯片与电路板对齐，点胶量控制、下压贴合力度控制等关键步骤的自动化。该方案既满足了探测器设计的精度要求，保障了模块组装的良品率，又提高了大批量组装的生产效率。此外，报告还探讨了模块的性能测试、可靠性测试以及解决测试中出现问题的方案。本报告涵盖了HGTD模块组装与测试两个关键点，给出了合理有效的解决方案，凸显了报告人及所在高能所团队在HGTD模块工作中的主导地位。

Speaker: Xuan YANG (高能所)

核电子学年会_HGTD模块.pdf

第三分会场（RCS4）

Convener: 以农 刘 (清华大学)

100 同步辐射能谱探测器读出电子学的堆积识别的深度学习算法研究

能谱探测系统系统具有高能量分辨率和极低的检测限，在同步辐射光源吸收光谱实验站中发挥着极其重要的作用，是用户开展高水平科研工作的核心设备。上海同步辐射光源（SSRF）BL14W1实验线站XAFS实验的能谱探测系统由半导体探测器和读出电子学组成。为了解决能谱探测系统在高计数率情况下由脉冲堆积带来的死时间问题，本文根据深度学习算法，采用硬件描述语言Verilog，在读出电子学的FPGA上编写了该算法的框架，通过向该框架传输经GPU训练完成的算法训练参数，初步实现了对脉冲堆积信号实时处理识别的能力。同时，为了实现深度学习算法实时训练和推理的能力，提出了一种新的能谱探测器系统读出电子学架构，该架构由ADC数据采集模块、数据预处理模块、堆积识别模块、幅值提取模块、GPU训练模块和网络传输模块构成，通过上述模块之间的协同工作，基本实现了对HPGe半导体探测器的输出信号进行实时处理的能力。

通讯作者：黄宇营，单位：中国科学院上海高等研究院，手机号：13661922916，Email：huangyuying@sinap.ac.cn

Speaker: Mr 首鹏 王 (上海应用物理研究所)

101 SLEGS光核反应实验电子学与数据获取

SLEGS光束线站的探测器谱仪及电子学系统研究

Speakers: 宏伟 王 (Shanghai advanced research Institute) , Mr 范功涛

会议报告-SLEGS光核反应实验电子学与数据获取-V1.pptx

102 便携式多模式中子相机多通道高速采样电子学系统

中子测量在核物理、材料科学和工程学等许多科学领域中扮演着非常重要的角色。中子探测可以探索中子在不同材料中的行为，验证核反应和辐射的发生，从而可以实现核电厂或其它核设施的监测。本文介绍了一款专为中子成像设计的便携式多模式中子相机。该中子相机重量为15千克，功耗约20W，可以单人携带。我们为这款中子成像相机开发了具备32个通道的高速采样电子学系统。该系统基于DRS4芯片，采样频率可以达到5.12 GSPS，采样波形数字化方式进行探测器信号处理，采样精度为12-bit。电子学系统整体功率小于10W，可以适用于需要低成本和低功耗的便携式中子成像应用场景。可以通过千兆网实现与上位机的通信和高速数据传输。该电子学系统具备脉冲形状甄别（PSD）功能，可以利用FPGA实现实时在线的中子-伽马波形甄别算法，以及能量和时间测量。基于该电子学系统，中子相机实现了中子成像、伽马成像和中子-伽马混合成像三种成像模式。该中子相机采用EJ系列的塑料闪烁体作为中子探测材料。最后，本文介绍了在不同采样率（1GSPS和2GSPS）下进行的中子-伽马波形辨别结果。还测量了利用该电子学系统在不同成像模式下的放射源成像结果。

Speaker: Mr 佳乐 蔡 (中国科学院高能物理研究所)

便携式多模式中子相机多通道高速采样电子学系统-蔡佳乐.pdf

103 基于SCA技术的高时间分辨多通道读出电子学研究

随着当代核与粒子物理实验的快速发展，高时间分辨与高集成度的数据获取电子学系统愈发成为重要的研究内容。本报告采用基于开关电容阵列技术（SCA）的DRS4芯片设计了具有（64+8）通道，采样速率高达5.12GSPS的波形采样电子学板卡，可以实现对核信号的高精度时间测量与灵活的数据处理。
由于SCA芯片制作工艺的限制，报告首先对存在的直流偏置与时间间隔不一致问题进行了校正。经测试，通道间的符合时间分辨可达27ps（FWHM）。此外，报告还提出一种将参考信号 T0 扇出至 SCA 芯片的方法，解决了因不同芯片内部因锁相环锁定时间不一致所带来的通道间时间差的问题。为进一步提高定时精度，本报告采用窗函数法设计了低通滤波器，并引入遗传算法来寻找最佳的滤波和定时参数。实验结果表明，在遗传算法优化的基础上，采样脉冲经低通滤波后，定时精度从 12.4ps（RMS）提升至 9.4ps（RMS），提升近 24%。最后，该电子学系统搭载于阵列探测器模块对其性能进行评估。在利用能谱实现在线波形筛选与数据处理的基础上，利用22Na放射源符进行符合时间测量，实验表明探测单元平均时间分辨高达108ps（FWHM）。

Speaker: Dr 冕 王 (中国科学院高能物理研究所)

基于SCA技术的高时间分辨多通道读出电子学研究.pptx

104 一种CZT成像探测器的数据采集系统设计

MeV能段天文射线探测是当前空间探索的热点之一。碲锌镉（CdZnTe, CZT）探测器对MeV的X射线和伽马射线具有较好的能量分辨和位置分辨能力。
本文介绍一种针对 CZT 成像探测器设计的高集成度数据采集系统。此系统包括了前端模拟电路、ADC变换电路、数据采集电路等部分。前端模拟电路采用了高能所自研的一款针对粒子探测器电荷脉冲信号读出的32通道专用芯片（ASIC）CPRE32，此芯片具有能量与时间读出功能，每通道包含电荷灵敏前置放大器、滤波成形电路、峰值保持电路与定时电路。能量信息由峰保电路保持，定时信息由正交定时保持器保持。前端模拟电路由8片ASIC组成512通道读出电路。每4片ASIC的控制逻辑采用菊花链结构进行级联，采用令牌环方式控制ASIC，将触发后各击中通道的峰保电路和定时保持器的模拟信号依次输出到模拟总线上，然后由1片ADC进行模数变换。数据采集电路采用1片Xilinx ZYNQ系列FPGA为控制核心，实现对8片ASIC的配置参数写入和读出逻辑时序控制、4片14bit ADC的数据采集、数据缓存打包、FPGA与上位机的千兆以太网通讯。整个数据采集系统尺寸小（13cm×23cm）、集成度高，能够实现4个128像素CZT探测器的512通道信号读出和数据采集。

Speaker: 小桦 刘 (中国科学院高能物理研究所)

NED2024-刘小桦.pdf

第二分会场（RBS4）

Convener: 常青 封 (中国科学技术大学)

105 4πγ电离室微弱电流测量系统的研制

4πγ电离室微弱电流测量系统的研制
杨博文 胡传皓 任席 陈福权 李丹 曾国强*
成都理工大学
4πγ电离室被广泛应用于放射性活度检测等领域。当前，国内外4πγ电离室电离电流测量多采用汤姆逊平衡法，其具有响应时间过长，分辨率较低等缺点，针对上述问题，为实现电离电流的快速高精度测量，本文设计了一种基于跨阻放大器的高精度fA级微弱电流检测电路，结合4πγ电离室与嵌入式处理器完成了一款快速、高精度、宽量程的4πγ电离室微弱电流测量系统的研制。
微弱电流测量部分基于跨阻放大器原理进行设计，通过多个反馈电阻的自动切换实现多量程、高精度微弱电流测量，以满足4πγ电离室输出的fA~μA量级电流的需要，所测得电压信号进入ADC进行数/转换后通过SPI总线传输至嵌入式处理器转换成所需电流信号后进行读取和显示。
嵌入式处理器部分还设计了一种自动量程切换算法，将所测电流与设置好的阈值进行对比后，通过嵌入式处理器的GPIO口控制继电器开断自动切换至合适的量程，精确测量电离室输出的微弱电流信号。
通过本文所研制的微弱电流测量系统，可完成50fA~200uA微弱电流的精确测量，在50fA~1pA范围内误差不超过5fA，其余电流测量整体误差小于0.42%，各档位线性度优良且系统响应时间不超过3s，可以满足放射性核素快速、准确测量的要求。

通讯作者：曾国强，成都理工大学，13881936804，zgq@cdut.edu.cn

Speaker: 博文 杨 (成都理工大学)

NED&CAGD2024 杨博文.pdf

106 真空下3He管探测器前端读出电子学工程样机设计

本文对于中国散裂中子源二期谱仪的3He管探测器前端读出电子学进行了探究。中国散裂中子源二期谱仪升级，3He管探测器几乎全部在真空下工作，对于读出电子学提出了更高的要求。传统读出电子学在真空外运行，需要大量穿接线缆，设计复杂的机械结构达到散热目的。最佳方案是将读出电子学和3He管探测器一同放置于真空中运行，可大幅简化真空中读出系统。然而在真空中电子学散热效率低，传统方法采用通风管等方式散热，结构复杂，成本高，因此需要尽可能降低电子学运行功耗。为解决上述问题，本文介绍了一种能够在真空下工作的低功耗3He管探测器前端读出电子学工程样机设计，其无需复杂的主动散热措施就可以与探测器一起在真空中工作，再通过极少数电缆或者光纤将数据传输到真空腔外，这可以大幅简化系统的复杂度。通过实验验证，该工程样机运行性能稳定，功耗低。这一电子学系统工程样机的研制将为二期谱仪3He管探测器读出电子学的工程应用提供参考，促进3He管探测器读出电子学的升级优化。

通讯作者：
赵豫斌，中国科学院高能物理研究所，18600026895，zhaoyb@ihep.ac.cn；
刘洪斌，中国科学院高能物理研究所，13262623145，hbliu@ihep.ac.cn

Speaker: 彦玲 赖 (中国科学院高能物理研究所)

低功耗3He管探测器前端读出电子学研制进展-赖彦玲.pptx

107 用于TES探测器的单通道DC-SQUID 读出电子

直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）作为一种低噪声前放，利用磁通锁定的原理线性放大信号，广泛应用于超导边沿探测器（TES）信号的低温读出。为了分析信号，低温放大的信号需要在室温端进一步放大。本工作中，介绍了可以用于TES信号读出的多级串联SQUID阵列（SSA）设计，基于TES读出需求我们设计了一套适用于SSA的低噪声室温读出电子学。室温电子学除了进一步放大读出SSA的低温信号，还为SSA提供磁通反馈回路实现磁通锁定，以及SQUID工作需要的偏置电流、磁通输入信号。我们在4K脉管制冷机中，基于研制的室温电子学提供偏置电流、输入和反馈磁通，实现了磁通锁定放大。我们测试了SSA在不同偏置电流下的超导特性以及磁通响应。得到SQUID临界电流IC、SQUID磁通互感系数M，符合器件设计预期。最后对磁通锁定后系统的噪声成分进行了分析，为下一步系统优化给出了参考。

Speaker: 楠 李 (山东大学)

NED2024_NanLi_report.pptx

108 适用于微结构气体探测器的多通道通用读出电子学研究

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。

Speaker: 松松 汤 (University of Science and Technology of China)

适用于微结构气体探测器的多通道通用读出电子学研究_1.pptx

109 CsI(TI)耦合大面积APD的能谱读出系统研制

由于APD与CsI(Tl)的发光光谱更加匹配，具备获取更佳能谱测量效果的能力，因此可取代PMT和SiPM成为高能量分辨率CsI(Tl)测量系统中较优异的光电转换器。当前，国内外对大面积APD与CsI(Tl)晶体耦合的研究主要从光学耦合、读出电路和整形放大器等方面分析了对能谱测量系统性能的影响。但是，大面积APD具有远小于PMT和SiPM的内部增益、较大的结电容、较高的过量噪声等缺点，使得有效信号读出困难；与此同时，CsI(Tl)晶体的发光衰减时间较长，易产生脉冲堆积和基线漂移，降低了通过率和分辨率。而现有对CsI(Tl)耦合大面积APD的能谱测量系统的研究，未能针对上述问题提出解决方法。
因此，本文从前置读出电路、数字处理算法两方面开展改进方法的研究，并完成了高性能CsI(Tl)耦合大面积APD的能谱测量系统的研制。该系统具有以下显著特点：设计了Multi-JFET结构的前置读出电路，可匹配大面积APD探测器，实现高信噪比读出；同时，设计了数字脉冲处理器，实现了对称零面积数字梯形成形算法，提升脉冲通过率和能量分辨率。
通过对137Cs，241Am等放射源进行能谱分辨率测量，分别测得为4.35%@662keV，24.7%@59.5keV，实现对不同放射源的能谱响应测试；对241Am放射源在计数率1~50kcps的范围内进行能谱测量，测得59.5keV的全能峰分辨率由21.8%@1kcps变化为26.8%@50kcps，道址由461@1kcps变化为428@50kcps；相比于传统梯形成形的分辨率由18.8@1kcps变化为50.3@50kcps，道址由486@1kcps变化为396@50kcps均具有明显提升。
通讯作者：曾国强，成都理工大学，13881936804，zgq@cdut.edu.cn

Speaker: 席 任 (成都理工大学)

110 SDD数字多道研制

硅漂移探测器（SDD）在X射线荧光光谱分析、同步辐射、粒子物理实验等领域具有广泛的应用。SDD信号采集电路对系统性能起着关键作用。本文制了基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字多道，可接两路SDD探测器，具有高压可调、增益可调、温度自动控制等功能，和上位机通过以太网通讯。数字化脉冲处理采用梯形滤波算法，可对阶跃脉冲、单指数衰减脉冲和双指数衰减脉冲等不同输入信号进行成型，具备基线恢复、堆积弃判等功能。采用KETEK的SDD探头（VIAMP-KC 3.0 H20）进行实际测试，在1us达峰时间条件下，5.9 keV射线的能量分辨率为125.8 eV @ 10 kcps和129.8 eV @ 100kcps。在高计数率条件下，脉冲的堆积和基线漂移，会降低能量分辨率，后续将进一步优化算法以改善高计数率下的能量分辨率。

Speaker: Dr 静奎 贺 (中山大学中法核工程与技术学院)

SDD数字多道研制.pptx

111 应用于宇宙线缪子成像的读出电子学系统

宇宙线缪子成像技术利用缪子穿过不同物质的透射或散射特性反映目标的内部结构信息，是一种无源，无损的检测方式，在重核物质检测、建筑结构检测和地质勘察中有着应用潜力。
研究搭建了一套基于塑料闪烁体条的缪子成像装置，使用硅光电倍增管（SiPM）进行闪烁光采集。基于FPGA线性放电法使用FPGA芯片，放大器芯片和分立电容电阻构建了一个大输入动态范围的64通道紧凑型电荷数字化系统，使用FPGA开发板和数据接收板构建了一个数据采集系统，整个电子学系统可以进行最高1024通道的数据采集。
为了降低噪声和环境本底的影响，提高有效事例率，使用FPGA进行了事例符合，在电子学端对数据进行在线预处理。分析了缪子事件在电子学系统的延迟时间，由于FPGA线性放电法的不同大小信号数据输出延迟时间不同，在电荷数字化系统FPGA中设置固定时间输出。在数据采集系统FPGA中集成了时间窗事例符合模块，根据数据到达时间进行事例符合。此外，根据宇宙线事例稀疏的特性，数据采集系统FPGA中采用地址-事件表示的方法对数据进行了压缩。
搭建了电子学测试平台对电荷数字化系统的线性度，通道均一性等进行了测试。使用探测器阵列和电子学进行联合调试，得到了宇宙线二维定位结果。

Speaker: 守龙 吝 (China Institute of Atomic Energy)

会议报告240716V2.pdf

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD4）

Convener: 瑞睿 樊 (中国科学院高能物理研究所)

112 高本底抑制比多层平板雪崩电离室研究

超强本底下裂变信号测量技术是高放射性活度核素（Mbq量级以上）裂变核数据测量的关键技术，在关键锕系核素（240Pu、242Pu、241Am等）裂变截面、瞬发裂变能谱等测量实验中有重要应用需求。针对高放射性活度核素自发衰变形成超强阿尔法本底，严重干扰裂变信号测量这一难题。借鉴国际先进实验技术手段，将双裂变碎片符合测量与高抑制比多层平行板雪崩探测器相结合，可将阿尔法本底抑制比提高至106，大幅提高裂变信号甄别准确率。
其中，高本底抑制比多层平板雪崩电离室技术是其中的关键。在前期多层平板雪崩电离室的基础上进行了升级测试。已经完成了基本探测单元结构设计、基于2微米镀铝麦拉膜超薄电极的单层平板雪崩电离室样机建立与性能测试。经测试，单层平板雪崩电离室样机对阿尔法本底抑制比可达103以上，同时裂变碎片探测效率高于90%，裂变碎片的信号幅度、上升时间等参数符合测量需求。后期利用两个单层探测器进行符合测量，可实现106以上的阿尔法本底抑制比，提高裂变碎片甄别准确率，应用于高放射性活度核素裂变核数据测量实验。

Speaker: 智洲 任 (中物院二所)

NED&CAGD-任智洲.pdf

113 用于FLASH放疗剂量测量的低气压电离室研制

目的：在FLASH放疗条件下(40 Gy/s)传统空气电离室(IC)的离子复合重组效应明显增强，其修正因子明显高于常规放疗。这一事实使得该装系统不适合用于超高剂量率下FLASH放疗剂量学特征的描述。因此，设计、开发及测试一种可用于超高剂量率(UHDR)传送的低气压电离室进行在线测量以得到最小的复合重组效应。
方法：作为一个概念的证明，通过蒙特卡罗(MC)方法对电离辐射产生的电子离子对进行模拟优化探测器的设计。研制了在线大面积低气压电离室，并在不同的高脉冲剂量率下进行了测试。利用兰州重离子加速器国家实验室浅层重离子束生物辐射终端(HIRFL-TR4)进行超高剂量率下的被动扫描碳离子FLASH辐照监测的验证工作。实现了最高剂量率达50 Gy/s的电离室输出信号与剂量呈线性的关系。
结果：通过降低电离室气隙气压的方法，结果显示当气压为845 mbar(大气压情况)和80 mbar，均出现严重的复合效应。将气压降低到10 mbar情况下，与QA法拉第筒进行标定校准有良好的线性(偏差小于2 %)，未出现明显复合效应，同时也证明了该电离室灵敏度与剂量率无关。最后在低剂量率情况下，使用PTW Roos型号电离室对其进行剂量标定，结果有良好的剂量线性，其最大偏差小于1%，符合IAEA TRS-398准则规定。
结论：在高剂量率碳离子辐照情况下，低气压电离室剂量学特征被验证。目前的研究结果表明，该探测器适用于碳离子束在线剂量学测量，并且可忽略对高传能线密度(LET)和剂量率的依赖性。该套探测系统可以为重离子束的FLASH提供临床前的实验提供支撑，能够为重离子的FLASH治疗提供准确科学的剂量监测系统，为FLASH放射治疗的生物物理学机理研究也提供有力保障。
关键字:FLASH 放疗；超高剂量率；剂量学；电离室；饱和效应

Speaker: 新乐 郎 (中国科学院近代物理研究所)

114 磁控溅射制备碳化硼中子转换层薄膜性能研究及应用

碳化硼作为3He替代的中子转换材料被广泛应用于新型气体探测器中，例如束流监测器、GEM探测器和Multi-Blade探测器等。本文研究了直流磁控溅射工艺下碳化硼薄膜的密度和粘附性优化方法，并通过X射线反射（XRR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对薄膜密度、纯度和结构进行表征。结果表明，通过调节本底真空和溅射功率，使B4C薄膜的密度提升至2.23g/cm3。使用在线应力仪测试Cr/B4C薄膜应力，Cr层厚度为600nm时，微米级B4C薄膜总应力接近为0。通过打磨和预制缓冲层，使薄膜粘附性提升，经过4个月时间放置未出现脱落。利用自研磁控溅射镀膜设备，实现1500×500mm大面积B4C薄膜的制备，膜厚均匀性为±1.32%。利用束流监测器进行转换层效率测试，中子探测效率实验证明本底真空的提高能够有效提高碳化硼中子转换层的效率。该薄膜成功应用到中国散裂中子源GEM等多种气体中子探测器中，通过实验测试，中子探测性能与模拟结果基本一致。

Speaker: 胜 郭 (中科院高能所)

115 基于涂硼多丝室的密闭型中子束流监测器

中子束流监测器是大型中子源必不可少的关键部件。针对目前国内研制的中子束流监测器基本采用流气模式，需要配置高压气瓶、使用和调试不便等问题。本文报道一种密闭型中子束流监测器。为了降低中子散射，采用涂硼多丝正比室作为中子探测单元，通过采用小的阳极丝间距提高系统的计数率上限。利用Geant4软件模拟了不同硼膜成分及厚度对中子吸收效率的影响，以及监测器腔体对中子的散射特性。开展了丝平面、镀硼电极、密闭腔体等关键部件的制作，在此基础上完成了有效面积100mm×100mm的密闭型中子束流监测器的研制。在中国散裂中子源20号束线上对监测器的中子响应进行了实验测试。结果表明，监测器可以准确反映中子束流强度的变化，并能提供中子波长谱等信息。监测器长期稳定性较好，经6个月的测试其性能并未发生变化。

Speaker: 鹏伟 孟 (深圳技术大学)

116 基于3He的高效率高计数率GEM中子探测器研究

随着中国散裂中子源二期工程立项启动，未来中子通量水平与实验效率将显著提高，为探索科学前沿，解决国家重大需求和产业发展中的关键科学问题提供科技利器。瞄准未来高通量环境中的中子实验，聚焦二期中子液体反射谱仪对高探测效率与高计数率的位置灵敏中子探测器的应用需求，项目组围绕自主研发的陶瓷GEM，提出将高效率的3He气体和高计数率的GEM相结合的方案。报告将介绍探测器物理设计与理论模拟研究，激光制备陶瓷GEM新工艺和方法，高速读出前端ASIC研发以及氦气提纯净化与密封等关键技术，并研制一台探测效率~80%、计数率超过1 MHz和空间分辨率优于2 mm(FWHM)的先进中子探测器。

Speaker: Dr 健荣 周 (高能所)

《核电子学与探测技术》编委会会议

Convener: 群 欧阳 (中国科学院高能物理研究所)

Wednesday, 17 July

第一分会场（RAS5）

Convener: 义 刘 (郑州大学)

117 sCVD金刚石探测器粒子信号特征和应用研究

金刚石具有更宽的禁带宽度,较大的原子位移能，高电子和空穴迁移率和饱和漂移速度，耐高温、高压，化学性质稳定，信号响应快和对光不敏感等优势，在聚变诊断、束流监测和强辐射场剂量测量等领域的应用都呈现出巨大的应用潜力。利用sCVD金刚石设计并开发了与之匹配的电流灵敏前置放大电路和基于高速ADC与FPGA的数据获取系统，探测器系统具有强辐射场的测量潜力，能够对100 kcps的脉冲信号进行采集。对137Cs放射源发出的γ射线，241Am放射源发出的α粒子，以及241Am-9Be放射源发出的中子进行了测量，得到了三种类型粒子在sCVD金刚石中产生的典型信号。根据不同类型辐射在sCVD金刚石中产生的脉冲信号形状特征，开发了脉冲形状甄别算法，并取得了一定的甄别效果。并探索了再伽马剂量测量中的应用。该研究为sCVD金刚石探测器在混合辐射场中辐射剂量和粒子能谱测量提供了可行性。

Speaker: 玉收 宋 (N)

CVD金刚石探测器学术报告20240711a - 青岛.pdf

118 闪烁晶体表面处理对其光输出的影响研究

闪烁晶体的光输出是其重要性能参数，除了受闪烁晶体本身性质影响外，还受到晶体表面处理方式的影响，研究闪烁晶体表面处理对其光输出的影响，对闪烁探测器的设计与研发有重要指导意义。本文以NaI:Tl晶体为研究对象，利用COMSOL和Geant4软件，模拟不同表面粗糙度和反射层材料的晶体对光输出的影响，并进一步研究其对能量分辨率的影响。首先开展仿真模型的可行性和准确性的验证工作，然后进行详细的模拟计算与数据分析，得到结论：光输出大小随着表面粗糙度的增加先减小后增大，其中耦合TEFLON反射层效果最佳；光输出位置分布随着晶体表面粗糙度的增加逐渐失去特殊性，不同反射层表现出不同分布特征，对于裸晶体来说有呈类似干涉形状分布，对于耦合ESR反射层的晶体来说集中于光子出射位置正投影，对于耦合TEFLON反射层的晶体来说均匀分布于光子出射位置投影区域；能量分辨率随着晶体表面粗糙度的增加先变好后变差，耦合反射层的晶体能量分辨率优于裸晶体。这些结果可以为闪烁体探测的设计与研制提供有效帮助，如在满足良好的性能的情况下，可以选用TEFLON反射层耦合表面粗糙度为20um的晶体并探测整个晶体端面；在成本有限的情况下为减少探测部分的面积，可以选择使用ESR反射层耦合表面粗糙度为4um的晶体并探测晶体的局部端面。

Speaker: 致媛 毛 (四川大学物理学院)

闪烁晶体表面处理对其光输出的影响0717.pptx

119 基于直接电离的强脉冲辐射场束流监测方法研究

对强脉冲辐射场而言，由于复合损失，其束流监测十分困难。目前的研究表明，束流变压器（FCT、ICT、BCT 等）和穿透电离室是较为有前途的强脉冲辐射场束流监测解决方案。但是束流变压器只能测量束流强度，不能反应束流能量变化与束流在空间分布上的变化。而穿透电离室存在透射率低，加工成本高等方面的困难。本文提出了一种基于测量辐射束直接电离金属电极产生电信号的方法来对强脉冲辐射场进行束流监测。基于此种原理制作了探测器样机并在强脉冲辐射场下进行了测试，对该探测器的线性，重复性，脉冲宽度依赖特性，频率依赖特性，能量响应，束流透射率等方面进行了研究。测试中，该探测器表现出良好的线性（R2>0.999）和重复性（变异系数小于0.5%）。对脉冲频率无明显依赖，能反应强脉冲辐射场束流能量变化和束流在空间分布上的对称性变化与非对称性变化，同时也具有良好的透射率。该探测器被证明是一种可靠的强脉冲辐射场束流监测器，能够迅速量化强脉冲辐射场的重要参数。

Speaker: 继荣 赵 (南华大学)

120 宇宙线缪子成像技术在核材料探测中的应用

宇宙线缪子成像技术通过探测和分析天然存在的缪子的轨迹，并利用合适的成像算法，实现对大体积、大范围目标或隐藏的高原子序数物体的成像。宇宙线缪子成像具有穿透力强、无人工辐射、无损害的优点，是近年来受到广泛关注并且发展较快的技术。核材料通常具有较高的原子序数，更容易使得缪子发生能量损失或方向偏转，因此宇宙线缪子成像在核材料领域有广泛的应用前景。本课题组利用闪烁体探测器搭建宇宙线成像系统验证装置，并将模拟数据与实际数据结合，对多种可能的成像场景进行研究。验证平台的灵敏区域面积为20×20cm²，位置探测精度约0.5mm，探测效率约98%，采用侧向耦合+电荷重心法进行位置重建，利用通道编码技术进行通道压缩。模拟和实验中采用多种厘米级的不同材料块，进行了成像、材料鉴别等测试。通过对比和分析，推测使用宇宙线缪子进行核材料探测将会具有较快的成像时间和较高的时间精度。我们计划并已着手研制更大面积的探测器，并进一步深入成像算法。

Speaker: 星明 樊 (中国科学院高能物理研究所)

宇宙线缪子成像技术在核材料探测中的应用.pptx

121 散裂中子源质子束流望远镜系统的研制

在新一代探测器的研究过程中，具有能量高、能散小、准直性好、计数率高等特点的单粒子束流，可以为新型探测器的研发提供粒子束流测试环境。散裂中子源的二期升级项目中提出建设一个高能质子束实验终端，用于提供能量为1.6 GeV的高能质子束。这条测试束线将是国内唯一的专用高能质子测试束线，可以为径迹探测器、量能器等探测器的性能研究提供不可或缺的帮助。质子束流望远镜系统是测试束线上的核心测试设备，可以为硅像素探测器等待测设备提供精确的参考径迹的测量，其性能决定了待测设备性能测试的上限。
本研究基于MAPS型硅像素芯片，进行了质子束流望远镜系统的设计与研制。束流望远镜系统由6层探测器模块组成，将待测设备（DUT）放置在望远镜系统的中间进行测试，通过滑轨可以调整每层模块之间的间距。为了减少多次库伦散射的影响，望远镜探测模块设计为由一层减薄至50 μm的MAPS芯片、一块前端PCB板和铝制金属外壳组成，PCB板和铝盒采用镂空设计，单层探测器的物质量约0.088% $X_0$。基于以上设计，进行了模拟研究，在束流能量为1.6 GeV时，望远镜系统的空间分辨率好于3 μm。在完成了望远镜探测模块的制作后，搭建了一套后端读出电子学系统、DAQ和触发系统、以及冷却系统等，并进行了初步的束流实验，测试结果基本验证了质子束流望远镜系统的性能，为质子束流望远镜的下一步研发和测试奠定了基础。
本研究基于MAPS型硅像素芯片， 研制了国内专用的质子束流望远镜系统，将为未来径迹探测器的研发提供重要的测试条件。

Speaker: Dr Lankun Li (IHEP)

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122 基于缪束的缪子自旋谱学和缪致X射线元分析探测技术研发

缪子是第二代轻子，不稳定，半衰期约2.2 μs，带正电或负电，质量是电子的207倍。缪子的这些固有属性使其成为一种理想的点粒子探针，已经发展出缪子自旋谱学（μSR）、缪致X射线元素分析（MIXE）和成像等众多重要的物质表征技术。μSR谱学利用高度自旋极化的正缪束与材料内部原子环境局域磁场的相互作用而实现对物质微观磁结构和动力学信息的高精度表征，已经在超导、磁性材料、半导体、化学物质、能源材料等诸多领域进行了成熟的应用。MIXE则是利用负缪束被样品原子核俘获而退激跃迁释放的高能量特征缪致X射线实现对物质元素组成的精细分析，在珍稀文物、地外物质、低Z能源电池和同位素分析领域开展了大量应用。目前，中国散裂中子源（CSNS）正在开展国内首个缪子源的建设。以此为契机，中国科大粒子束交叉应用团队与CSNS加速器团队已开展多年合作，完成了μSR探测关键技术的研发，成功研制国内首台谱仪样机，并且正在设计和建设CSNS II期谱仪；提出了基于编码孔径的MIXE成像方法，在元素组分分析的基础上实现对样品不同区域元素组成的分布成像。

Speaker: 天艺 杨 (中国科学技术大学)

核电子学研讨会-v3.pptx

第二分会场（RBS5）

Convener: 雷 赵 (中国科学技术大学)

123 从CPRE_1CH单通道读出芯片研究能谱型读出芯片及系统的设计要点

CPRE_1CH是为辐射探测器信号读出设计的一款通用读出芯片，是CPRE系列能谱读出芯片的单通道版本。芯片包含电荷灵敏放大器，滤波成形电路（主放），峰值保持电路，适合于Si-PIN，CZT，Si-PM等输出空穴或电子的辐射探测器。在新一代的CPRE10_1CH_PRO芯片中，标准14mW功耗下噪声性能为80e+13e/pF。前放、成形或峰保可以单独或联合使用，输出采用了驱动能力强的AB类推挽式输出结构，可驱动片外较大电容，并达到3.5V以上的动态范围。可配置极零相消和基线恢复功能提高计数率。调整偏置电流可进一步压低噪声，或降低功耗供便携式仪器使用。
本报告基于此芯片研究能谱型读出芯片及相关系统的设计要点。

Speaker: Dr 科 王 (Institute of high energy physics，CAS)

单通道2407162223.pdf

124 半导体探测器低噪声CMOS前放ASIC芯片研制

半导体探测器广泛应用于暗物质探测和X射线光谱分析等应用中。基于CMOS的前端电子学工作稳定、集成度高，因此成为各个实验组的重要研究方向。本文主要介绍本课题组的用于半导体探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片的研制，主要包括工作在液氮温度的用于高纯锗探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片和用于硅漂移探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片。
用于高纯锗探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片已经经过多个版本的迭代，目前已经能够保证芯片在室温和液氮温度下工作稳定。最新版芯片采用脉冲复位方式，并且在芯片内集成驱动级，能够驱动1m以上的线缆。最新版芯片测得在室温下的零电容电子学噪声小于10e-，液氮温度下（77K）的零电容电子学噪声小于5e-。用于硅漂移探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片在用于高纯锗探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片的基础上完成设计。芯片采用脉冲复位方式，并且在芯片内集成驱动级，能够驱动1m以上的线缆。相对于高纯锗探测器，硅漂移探测器的漏电流和探测器电容能够更小，因此需要对芯片寄生参数进行细致的优化，优化后芯片测得在室温下的零电容电子学噪声小于5e-。具体的研制细节将在正文中进行介绍。

Speaker: 灿文 刘 (清华大学)

NED&CAGD2024-半导体探测器低噪声CMOS前放ASIC芯片研制v1.1.pptx

125 180 nm工艺4 Gbps高速串行器电路设计

随着高能物理实验亮度逐步提升，数据量显著增长，如为环形正负电子对撞机（CEPC）顶点探测器研发的TaiChuPix芯片，采用180 nm工艺实现，像素尺寸25×25μm2、阵列规模512×1024，原始数据速率高达3.84 Gbps。基于其中一个小规模原型，测试的最高串行数据速率为3.36Gbps，峰间抖动及电流消耗均偏大，且存在数据宽度不匹配的问题。为优化和解决上述问题，同时考虑资金和时间成本，我们基于同尺寸另一工艺，开展了4 Gbps串行器的两个原型电路的设计验证（20:1和40:1）。串行器主要由环振或LC型锁相环（PLL）、基于移位链的5:1子多路复用器、基于二叉树结构的4:1或8:1子多路转换器、时钟分配器和高速驱动器组成。该芯片的测试结果表明，其中一个偏置电路设计存在启动问题（于LCPLL及高速驱动器中），可通过抬升供电电压暂时回避此问题。测得ROPLL时钟调频范围为0.32~2.95GHz @1.2V，随机抖动约1.1ps；LCPLL调频范围为1.81~2.45GHz @2.6V，随机抖动约0.7ps；两者均远好于TaiChuPix。电压抬升后，工作在4 Gbps时，两者串行码流输出正确，且能观测到幅度较小但比较清晰的眼图。修正版芯片更正了偏置问题，初步测试4Gbps眼图清晰可见，其眼高和眼宽分别为0.58V和0.778 UI，随机和总抖动分别约为2.1ps和85ps；该结果表明初版芯片问题确实存在于偏置，后续将在初版芯片上通过FIB技术修正或引出偏置，进一步测试验证。详细测量结果及部分电路设计将在会议上报告。

Speaker: Xiaoting Li (高能所)

NED_CAGD2024_lixt.pdf

126 应用于空间X射线偏振探测器的低功耗ADC

天体物理领域，尤其是以低能X射线偏振探测器为代表的探测器，是当今物理学研究的重要课题。硅像素芯片作为位置灵敏型探测器的关键组成部分备受关注。随着空间天文科学的深入，对像素探测器的能量和时间信息的需求不断提高，数据量也随之增加。为了快速、准确地获取能量信息，ADC的精度和速度提出了极高的要求，同时也要求具备低功耗和高线性度。
本文针对像素探测器芯片的低功耗需求，设计了一款12位40MS/s采样保持的Pipelined SAR-ADC。主要工作基于180nm CMOS工艺进行研究与设计，系统架构方面采用了开环动态放大器替代传统的闭环运算放大器，以降低功耗。为满足高增益需求，设计了一种latch型动态放大器，并结合辅助运放，实现了高增益高线性度的动态放大器。针对动态放大器增益不稳定问题，提出了PVT校准方案。
在传输延时方面，采用了预放大锁存比较器来降低传输延时，并提出了电荷泵实现比较器失调校准的方案。相较于传统的比较器失调电压校准，这一方案不需要高性能运算放大器，从而降低了功耗和设计难度。这一研究将为天体物理领域中对于像素探测器的低功耗、高速度、高精度和高线性度的需求提供重要支持，有望在相关领域取得实质性进展。

Speaker: 振浩 蒙 (华中师范大学)

127 CPRE-64通道抗辐射读出芯片研究进展

CPRE (Charge Pulse Readout Electronics) 是为粒子(核)探测器脉冲信号读出设计的一系列通用读出芯片。其具有能量与时间读出功能，ENC为97e+8.5e/pF,定时分辨小于10ns，；配有方便的读出控制逻辑，能轻松实现稀疏、邻近、全通道等各种读出方案。适合于CZT、Si-PIN等无倍增效应的半导体粒子探测器；采用外部电荷分配结构或CPRE_SIPM_A增益转换与调整芯片，也可适用于SiPM，GEM等具有一定增益的探测器。
CPRE芯片目前已有32通道版本，在不同的项目实现应用。在通道密度比较高的场景下，更多的芯片通道数有利于减小系统面积，方便布线以便实现背对背无死区的探测器配置。同时在空间应用中，高能量宇宙射线的轰击会导致微电子器件进入异常工作状态，特别是单粒子闩锁效应会导致芯片异常的高电流状态（SEL），甚至可能导致芯片的永久性损坏，需要在芯片设计阶段进行辐射加固。因此，需将芯片升级64通道抗辐射版本。
报告介绍此芯片的整体设计思路和应用场景，比较不同单粒子闩锁效应的辐照加固策略，汇报前期的仿真和版图工作结果以及对未来的展望。

通讯作者：魏龙，中国科学院高能物理研究所，weil@ihep.ac.cn
国家重点研发计划资助，项目编号2023YFF0721700

Speaker: 浩龙 廖 (高能所核技术中心)

CPRE64.pdf

128 应用于粒子探测器的高速ADC

在粒子探测器中，量能器主要用于探测粒子的能量信息和时间信息，为了保证能量信息能够快速、准确地被读出，系统对ADC的精度、速度提出了很高要求，同时该ADC还应具有低功耗和高线性度。
本文根据Pipeline SAR ADC的结构，设计了一款14bit 100M的两级流水线ADC。基于matlab对整体功耗及噪声模型的分析，选择9+5的精度分配，并分别采用了级内冗余和级间冗余来提高容错率；开关策略采用基于VCM的开关策略，此策略相较于其他策略功耗更低；另外设计了基于输出端去失调自校准的动态比较器，并带有复位来满足高速的要求；在电源电压为1.2V，输入信号频率为3M时，ADC的SFDR为87.4dB，SNDR为73.9dB，ENOB约为12bit，功耗约为24mW。

Speaker: 忠伟 陈 (华中师范大学)

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD5）

Convener: 成光 祝 (山东大学)

129 高粒度读出型时间投影室TPC探测模拟优化研究进展

近年来，高能物理领域对味物理和Higgs物理探测需求不断提高，并且高能正负电子对撞机加速器对撞亮度设计也不断提高. CEPC作为高亮度Higgs粒子和Z粒子工厂，在Z峰值的对撞亮度已达到$10^{36}cm^{-2}s^{-1}$。时间投影室是CEPC TDR中主径迹探测器的重要选型，具有低物质量、低占空比、三维高精度长径迹重建和良好粒子鉴别能力，相对于传统大尺寸Pad型读出采用毫米级设计（如：$1\,mm\times6\,mm$），新发展的高粒度像素型时间投影室技术（Pixel TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC重要技术研发方向。为满足在高亮度运行时具备高空间分辨率和出色的粒子鉴别（PID）能力，利用Cluster Counting分析技术，可以实现对粒子鉴别的有效提升。为满足物理需求、TPC端盖读出通道数和总功耗等技术参数，本课题组完成模拟优化像素尺寸，并解决了其关键技术问题。

针对该研究热点，通过模拟和实验研究，主要解决以下两个问题：一是像素型读出技术的粒子分辨能力及Cluster Counting数据分析验证，二是保证物理目标前提下，优化设计像素单元读出尺寸。报告将首先介绍自行开发的基于Garfield++和Geant4搭建的CEPC Pixel TPC模拟软件框架。该框架分为数字化和数据重建两个部分，数字化部分对主要的电离、漂移、扩散和读出放大等过程进行了参数化；数据重建部分包括事例查找、径迹重建，并利用簇团计数实现探测器性能的优化。通过探测效率的模拟研究分析了簇团计数的优势。结论给出：径迹重建结果模拟结果以及不同像素单元的PID性能。研究结果显示$\sim500\,\mu m$高颗粒度读出单元下在性能及造价方面的明显优势。该研究已作为CEPC TDR技术设计报告中基准探测器的选择和重要参考，并开展进一步的束流实验及数据分析工作。

Speaker: Ms 悦 常 (南开大学)

常悦_核电子学会议2024.pptx

130 环形正负电子对撞机高粒度读出TPC探测器研究进展

未来环形正负电子对撞机物理和探测器技术设计报告（CEPC physics & detector TDR）将在2025年发布。高颗粒度读出的气体时间投影室（TPC, Time Projection Chamber）将是主径迹探测器的重要选项。面对CEPC Z-pole运行模式下高亮度（10$^{36}$ cm$^{-2}$$\cdot$s$^{-1}$），高事例率的环境，对TPC提出了更高的物理和性能需求，比如粒子鉴别能力好于3%（dE/dx+dN/dx），空间位置分辨达到$\mathcal{O}(100\mu m)$。本研究小组基于CEPC TDR中更新的径迹探测器几何尺寸，开展了一系列TPC关键技术和高亮度下TPC灵敏体积内击中率的研究，包括TPC束流本底，不同大小读出像素的击中率和占空比，以及不同本底水平下TPC的空间畸变。为CEPC整个探测器设计优化提供了重要参考。

通过对TPC中事例的不同来源的分析和研究，课题组首先基于CEPC已有软件框架，实现对本底的全模拟，给出新几何尺寸下，Z-pole运行模式下TPC读出像素沿半径方向的击中率和占空比。模拟结果表明，对于500 $\mu m\times$500 $\mu m$大小的读出像素，最内层（半径60 cm处）单个读出像素单元的击中率约31.5 khits/s，占空比约为0.63%（200 ns时间窗，40 MHz采样率）。同时，通过与实际物理事例的模拟结果分析和对比，给出了不同本底水平下的击中率和占空比。结果表明：像素型读出TPC的占空比非常低，可满足探测和物理需求。课题组进一步计算得到了TPC中的空间电荷密度分布，并基于格林函数方法（Green’s function），通过数值求解泊松方程和朗之万方程，得到了不同本底水平下整个TPC内的电场畸变和空间畸变。计算结果表明，对于100倍物理事例下空间电荷密度，漂移距离2.9 m，TPC最内层空间畸变约400 $\mu m$。给出了机械探测器接口（MDI，Machine Detector Interface）优化设计本底的范围。

Speaker: Xin She (IHEP,CAS)

NEDCAGD2021_shexin_final.pdf

131 一种新型抗老化TBS MRPC

多气隙电阻板室（MRPC）是一种典型的气体探测器，由于具有时间分辨率好、效率高、成本低等特点，广泛应用于各类粒子物理和核物理实验中飞行时间系统的构建。然而， MRPC在工作时，由于用于支撑的鱼线与玻璃板接触面附近存在电压过高以及气体交换不足的问题，导致附近的工作气体易发生电离并生成沉淀物，从而影响了探测器的性能表现。为应对这一问题，我们提出了一种创新方案，即采用圆柱形热熔胶垫片（TBS）取代传统的鱼线作为支撑结构，从而研发出了一种新型TBS MRPC探测器。我们对该探测器在正常环境下的各项性能进行了全面测试，然后通过与传统MRPC进行对比测试，重点评估了其在模拟高辐射流环境下的表现，并用扫面电镜对照射前后的探测器玻璃进行了微观研究。研究结果表明，在高辐射流密度条件下，新型TBS MRPC探测器相较传统鱼线MRPC表现出更优异的抗老化性能。

Speaker: 明 姚 (University of Science and Technology of China)

十二届先进气体探测器会议-姚明.pdf

132 Mass production and QA&QC of thin-gap RPC for ATLAS Phase-II upgrade at USTC

In order to cope with the High-Luminosity Large Hadron Collider, the current ATLAS Muon system foresees a significant upgrade during the Long Shutdown-3. For the muon trigger, three layers of thin-gap Resistive Plate Chambers (RPC) will be added to the BI (Barrel Inner) region. This new generation of RPC benefits from the thin-gap structure to achieve the required higher rate capability. At the same time, it is also very challenging for detector production, quality assurance, and quality control. Our Chinese ATLAS group undertook the construction of 912 readout panels, the fabrication of 72 BIL gas gaps, and the assembly of 360 singlets for the upgrade. To fulfill the BI-RPC project in China, we have established and optimized the vacuum-bag-based method for honeycomb readout panel production in our laboratory at USTC. The same method is also applied to the production of readout panels in the industry. The speed and quality of readout panel production have been significantly accelerated. The production procedures of the gas gap prototypes at USTC are presented. The gas gaps are oiled at a room temperature of 40°C and flushed with heptane before applying the Linseed oil. This process can significantly enhance the quality of linseed oiling on the inner surfaces of the Bakelite RPC. The quality of those gas gap prototypes are checked and the results are very promising.

Speaker: Dongshuo Du (USTC)

Qingdao_NED&CAGD2024_RPC.pdf

10:00 茶歇

第一分会场（RAS6）

Convener: 柯 韩 (上海交通大学)

133 阵列溴化铈闪烁伽马能谱在线水质放射性测量系统研制

随着核电与非动力核技术得到发展，均会不同程度的产生放射性废物，一旦发生放射性物质泄漏事故，将严重威胁生态环境引起民众恐慌。水作为放射性核素迁移的重要途径，其包含的放射性核素种类繁多，主要包括铀系、钍系、锕铀系、40K等天然放射性核素，而核动力反应堆液态流出物还包括137Cs、90Sr、60Co等裂变产物。因此，为了增强内陆受纳水体、核电站放射性液态流出物等放射性水平的监测，对核事故做出及时预警，有效提升水体放射性监测保障能力，开展了在线水质放射性测量系统的研制。系统以Φ45mm×50mm溴化铈晶体和光电倍增管构成的闪烁计数器作为伽马射线探测器，设计了混合复位式电荷灵敏前置放大器、以罗耶谐振电路为核心的低纹波高压电源，实现了伽马光子与核信号之间的转换；通过高速ADC与FPGA单元实现了峰值信息的提取；同时开展了包括阵列溴化铈闪烁伽马能谱探测装置探测效率、系统最小可探测活度浓度、核素扩散时间，241Am自动稳谱的模拟仿真与物理实验，完成了系统的初步试验，结果表明，该系统能够实现对水中放射性核素以及总α/β活度浓度的连续监测，监测结果均未超过饮用水中总α/β放射性活度浓度不超过0.5Bq/L和1.0Bq/L的标准。

Speaker: 茂淋 熊 (成都理工大学)

会议PPT.pptx

134 LHCb 实验升级二期混合型电磁量能器相关先进重建算法研究

欧洲核子中心LHCb实验升级II期是为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期的亮度的情况下仍然保持相同性能，将选取适当的技术手段对ECAL进行全面升级。本项目提出先进的光子和pi0重建的算法，针对升级II期全新的ECAL，能够在升级II期高亮度情况下较好的工作取得较好的分辨。算法也较好的泛化功能，对具有不同粒度的混合了硅层与闪烁体的混合型电磁量能器亦能较好运行。通过一系列典型的物理道，将项目提出的先进算法与LHCb基准算法进行比较，展现出较大的优势。

Speaker: Jike Wang (Wuhan University)

135 基于缪致X射线动量对材料位置的分布的模拟研究

缪子基于缪致x射线的元素分析提供了关于散装材料成分的信息，而不会对材料造成损害，而对于珍贵或不易获得的样品至关重要，例如考古学和行星科学。在高激发态下，缪子围绕原子核运动，并伴随特征X射线辐射下降到较低能级，特征X射线的能量与强度分别揭示了未知样品物质的元素的组成及其相对数量。缪子的停止位置取决于束流动量，因此该技术可以进行深度相关的研究。为了研究在基于加速器缪子源中利用缪子束成像的可能性，本研究利用蒙特卡罗软件Geant4模拟了缪子原子在多元素靶中的产生与退激发过程，提出了一种由缪致X射线动量重建缪子原子产生位置的方法，利用缪致X射线位置、动量信息使用径迹密度成像算法重建了产生缪子原子的靶物体的位置，重建了三维的靶物体的位置轮廓信息，成像结果表明验证了该算法对于厘米级不同大小不同元素物体同时成像的能力。

Speaker: 春添 冯 (南华大学)

NED&CAGD-冯春添.pptx

136 多阈值光子计数探测器的刻度和能量标定

光子计数探测器具有能量分辨的能力，可通过设定不同的能量阈值来对单光子进行计数，是目前X射线成像领域的研究热点。由于光子计数探测器中像素数目众多，传感器材料、电子学噪声以及通道间的不一致性等因素会导致探测器各像素的差异，从而严重影响成像质量。本报告介绍了基于自研的碲化镉多能光子计数探测器的阈值刻度工作，针对探测器中的119808个像素，进行了4个GDAC、32个LDAC的S曲线扫描，通过实验寻找每个像素对应的最佳LDAC进行校准，使得整个探测器模块的阈值分散程度降到最低。对实验数据进行分析的结果表明，刻度前后表征S曲线聚拢效果的半高宽从120减少到约30，刻度效果明显，成像质量显著提升。
完成阈值刻度工作之后，为了能够准确测量某个能量区间的光子数，还需要将芯片中的电子学阈值与X射线光子的能量一一对应起来，因此本报告还针对光子计数探测器的能量标定方法展开了研究。目前针对光子计数探测器的能量标定方法由于受到实验条件等的限制，都有一定的局限性。本文采用的能量标定方法是通过建立X射线光机光谱模型，基于光机连续谱高能端的信息，从而得到电子学阈值与X射线能量的一一对应关系。通过后续的实验验证，发现该方法方便快捷、结果准确，极具参考意义。

Speaker: 艺 刘 (中国科学院高能物理研究所)

多阈值光子计数探测器的刻度和能量标定 1.pdf

多阈值光子计数探测器的刻度和能量标定.pptx

137 闪烁光纤探测器的刻度实验及中子能谱分析方法

EAST装置已经开始使用闪烁光纤( Sci-Fi )探测器开展D - T中子的测量工作，为了检验探测器的性能和道址-能量的对应关系，需要验证其对不同能量中子的响应特性。刻度实验在北京大学4.5 MV静电加速器上进行，共使用3个Sci - Fi探测器，其中1个由日本国家核聚变科学研究院( NIFS )提供，2个由中国科学院等离子体物理研究所( ASIPP )新研制。所使用的三种探测器的关键参数，如光纤的数量、间距、长度以及基底材料基本一致，最大的差异在于光纤的种类，而这可能是造成实验结果差异的主要原因。实验中设置的中子源能量主要分布在快中子区。刻度实验结果表明，对于能量大于1 MeV的中子，三种探测器计数谱上的最大道址数均与中子能量呈正相关。相比之下，1 MeV以下的较低能量的中子信号受次级伽马射线影响较大。此外，使用蒙特卡罗模拟软件Geant4在与刻度实验相同的条件下进行了模拟。对比结果表明，最大道址数与中子能量的对应关系和刻度实验结果一致，由此预测通过更精细的模拟可以实现高精度的中子能量分辨。考虑到Sci - Fi探测器的方向性、对伽马信号较好的抑制作用以及相对较高的探测效率等优势，未来有可能将其应用于中子能谱分析。

Speaker: Dr 纬坤 陈 (中国科学技术大学)

报告-闪烁光纤探测器的刻度实验及中子能谱分析方法.pptx

138 基于Gravel算法的宽能区CsI(Tl)伽马探测器辐照测试及解谱研究

CsI(Tl)探测器是一种宽能区伽马射线能谱探测工具，具有探测效率高、耐辐照性好、维护方便等优点。本文组装了一种能量响应范围0.1~10 MeV的CsI(Tl)探测器，由10厘米厚CsI(Tl)晶体、R8900光电倍增管、前端电子学、屏蔽体等组成。为评估该探测器在宽能区、大通量伽马辐射环境下的抗辐照性能，对CsI(Tl)晶体进行了50万居钴源辐射场中累积剂量150 krad的裸晶辐照测试，测试表明CsI(Tl)晶体在高能伽马长时间辐照下的能量分辨率、全能峰探测效率、光产额等性能变化满足设计需求。
论文使用基于Gravel算法的迭代解谱方法，对0.1~10 MeV伽马场的CsI(Tl)探测器信号幅度谱进行了注量谱解析。实验中利用Na-22点源照射CsI(Tl)探测器，测量其信号幅度谱，利用Gravel解谱算法求解出注量谱，并分辨出511keV、1275keV的全能峰。仿真中利用150MeV质子束轰击PMMA靶体产生次级粒子连续能谱，该解谱算法仍然可以求解注量谱，并分辨出高能特征伽马射线的全能峰，如C-12(4.44MeV)、O-16（6.13MeV）等。
结论：本论文设计的10厘米厚CsI(Tl)探测器不仅能够适应高辐射环境下伽马射线辐照考验，通过改进的Gravel解谱算法，该探测器能够适用于0.1~10 MeV宽能区伽马射线的能谱测量。
关键词：CsI(Tl)探测器、Gravel解谱算法、辐照测试、伽马能谱

Speaker: 清 李 (兰州大学)

第二分会场（RBS6）

Convener: 勇飞 梁 (四川大学物理学院)

139 CPRE-SiPM-A ——匹配通用芯片的多通道SiPM增益与高压调整芯片设计

SiPM是放大倍数较大的器件，且放大倍数对所加电压，温度及其敏感，自身也有很大不一致性。多通道应用中，差别甚至可以达到1-2个数量级，给后端软件修正带来很大困难。本研究探讨如何在已有通用放大读出芯片（如CPRE、VA等，带有前放、成形，峰保等结构）的基础上，设计放置于其前端的多通道增益调整和电压调整芯片，从而方便的利用已有芯片进行SiPM的能量读出。其每个通道带有可调DAC与耦合电容，可以分别进行探测器与电子学增益的调整，偏置电压调节范围可达5V。同时，也探讨此时SiPM的偏置方式和后端通用芯片的适当改进措施。由此芯片构建的读出系统将用于掺Li闪烁玻璃+SiPM的4096路一对一读出二维平面中子探测器中。

Speaker: 娜 王 (IHEP)

cpre-sipm-a ——匹配通用芯片的多通道sipm增益与高压调整芯片设计NED_wn.pdf

140 一款用于电镜的256×256像素探测器

混合式像素探测器因为其良好的分辨率和噪声而成为最有潜力的直接电子探测器之一，广泛应用于扫描透射电镜（STEM）和扫描电镜（SEM）中。该论文报告了一款用于电镜的大动态范围混合式像素探测器，该探测器具有256×256像素阵列，单个像素尺寸为75 μm。读出芯片采用帧读出方式，根据帧率和读出模式不同，读出芯片可以工作在四种配置下：1.8 kfps积分模式，3.6 kfps积分模式，7.2 kfps计数模式和21 kfps计数模式下。当配置为积分模式时，像素模拟前端电路将信号电流进行积分为电压，电压通过12 bit线性放电ADC转换为数字量并传输到顶层电路，同时又通过电荷泵（12 bit）的方式扩展动态范围，当配置为计数模式时，像素模拟前端对单电子事例进行甄别并计数。四种配置下全芯片总数据带宽不变，而单像素的数据分别为24 bit（电荷泵+ADC），12 bit ADC，6 bit计数和2 bit计数，可以适用于对帧率和动态范围要求不同的各种场景下。第一批原型探测器使用500 um厚度的硅半导体，可探测30~400 keV电子。该原型探测器在30 kV扫描电镜平台上进行测试：测试结果表明读出噪声约为1.5 keV，动态范围可达10 pA/像素（30 keV电子），并获取了典型样品的高分辨像。

Speaker: 桐 魏 (清华大学工程物理系)

NED2024_WeiTong_v1.1.pdf

141 55nm单片HVCMOS探测器原型读出电路

单片HVCMOS探测器通过施加高压电场，在深N阱收集极和高阻衬底之间形成耗尽层作为灵敏区，具有电荷收集速度快、抗辐照能力强等优点。前端读出电路集成到深N阱中，在满足信号处理功能的同时，需要优化功耗、面积并提高性能表现。设计采用55nm HVCMOS 三阱工艺，像素内原型电路主要实现放大、甄别功能，已于23年10月提交流片。目前已经收到芯片，测试工作正在进行中。报告将介绍几种不同的电路设计，分析比较仿真结果，并展示初步的测试结果。

Speaker: Weiguo Lu (IHEP)

核电子学年会2024_luwg.pdf

142 用于电荷灵敏前放的SiC-JFET在高温下的输出电学特性和噪声分析

碳化硅（SiC）探测器具有耐高温、抗辐照、快响应、低噪声的优势，但是与之匹配的传统前端电子学对温度敏感，二者之间的长线缆会导致噪声增大，限制了SiC探测器在高温下的性能发挥。本研究提出采用SiC结型场效应管（JFET）作为电荷灵敏前置放大器的输入级晶体管，提高前置放大器的耐高温和低噪声性能。本研究使用了半导体器件仿真研究了SiC-JFET在高温下的输出电学特性和噪声水平，开展了实验制备和性能测试分析。仿真结果表明，相比于Si-JFET，SiC-JFET具有更好的高温稳定性和较宽的工作温度范围。在25~250℃温度范围内，SiC-JFET的跨导变化小于31%。在成形时间0.1~10 μs和25~400℃范围内，SiC-JFET相比于同结构Si-JFET始终具有较低噪声。匹配小面积SiC探测器时，使用SiC-JFET的探测系统在温度高于50℃时输出噪声更低。测试结果显示，自制SiC-JFET在室温下的夹断电压为5.4 V，饱和漏源极电流为0.78 mA，跨导为0.35 mS。SiC-JFET的跨导从室温至200℃范围内减小34%，饱和漏极电流减小36%，与仿真结果接近。栅极漏电流密度在200℃下仅比室温下增大1.3倍，说明SiC-JFET在高温下噪声变化较小，但是漏电流密度高达1 mA·cm−2，还需进一步改进制备工艺。基于该研究思路，可以开发SiC-JFET和SiC探测器紧密耦合封装的耐高温辐射探测器，该研究也为开发耐高温核电子学及探测系统作出了有益探索。

Speaker: 锐 张 (中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所)

用于电荷灵敏前放的SiC-JFET在高温下电学特性及噪声性能研究.pptx

143 基于Timepix4的中子成像相机读出电子学研究进展

能量分辨中子成像是一种重要的无损检测手段，在航空、材料、工程等众多国家重大需求产业领域发挥着重要作用。针对中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪（ERNI）对高空间分辨率能量分辨中子探测器的需求，CSNS提出了基于闪烁屏、MCP和事例型相机的探测器解决方案，该方案具有抗辐照、分辨率好、视野可调整的优点。但其中关键部件事例型相机受国外垄断，只能够购买昂贵的商业产品，同时存在灵活度差，视野小，开发难等问题，限制了探测器整体性能的提高。Timepix4是先进像素探测器中在位置和时间测量方面性能最优秀的芯片之一，性能完全满足事例型相机开发的需求，因此决定基于Timepix4研制一种应用于能量分辨中子成像探测器的高性能事例相机。由于该芯片支持最大160Gbps的读出带宽，高性能、高带宽的读出电子学系统成为了实现事例相机的关键挑战。为充分发挥该芯片性能，基于ZYNQ MPSOC芯片开发了高性能读出电子学平台，完全满足单片Timepix4芯片满带宽数据读出的需求。为处理突发峰值信号，电子学平台集成了32 GB的外部DDR4 SODIMM内存用于缓存数据。此外，基于FPGA加速的聚类和压缩算法将被应用，以减少数据输出量，进而降低后续数据存储和处理的难度。截至目前，相机读出电子学平台的硬件开发和测试已经完成，测试结果表明，该电子学已经能够实现单片Timepix4芯片的 16对5.12Gbps链路数据的读出需求。同时，基于2对2.56Gbps链路的读出固件也完成了开发，并配合放射源进行了测试实验，测试结果均达到了预期目标。

Speaker: Mr 骑财 李 (高能所)

基于Timepix4的中子成像相机读出电子学研究进展-李骑财.pptx

144 用于CEPC顶点探测器的单片式像素探测器原型样机的研制

高能环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider, CEPC）的顶点探测器，对于重味夸克重建与分辨至关重要。为了实现高精度的物理测量，对内层顶点探测器的物质量、空间分辨率、读出速度以及功耗等方面的性能提出了严苛的要求。为研制顶点探测器原型样机，研发团队研发一款名为TaichuPix的单片式像素探测器芯片，旨在实现优于5 微米的空间分辨率，抗总剂量辐照能力超过1 Mrad，并兼顾 CEPC 顶点探测器的最高击中率需求。TaichuPix芯片基于180 nm CMOS工艺研制，目前已经完成两版小规模原型芯片(25 mm2)和一版全尺寸原型芯片（~ 4 cm2）的设计和验证。本报告将介绍 TaichuPix芯片的设计方案和全尺寸芯片的测试结果。项目组基于全尺寸TaichuPix芯片研制了6层束流望远镜系统，并在DESY电子束流上开展了芯片的束流测试，经验证单芯片可以达到优于5微米的空间分辨率，并同时实现高于99%的探测效率。本报告还将介绍探测器模块（ladder）读出电子学的设计及测试结果。最后介绍第一版3层双面桶状顶点探测器原型样机的设计和安装，及其电子束流测试的结果。

Speaker: 淑琦 李 (中国科学院高能物理研究所)

2024核电子会议CEPC_vertex.pdf

第十二届全国先进气体探测器研讨会（CAGD6）

Convener: 树彬 刘 (中国科学技术大学)

145 PandaX-III: 基于气氙时间投影室技术的无中微子双贝塔衰变实验

无中微子双贝塔衰变是研究中微子马约拉纳性质的黄金通道，也是粒子物理和核物理领域研究的热点之一。气体时间投影室技术在寻找无中微子双贝塔衰变方面有着独特的优势，其可以记录粒子在探测器中的三维飞行径迹和能量沉积，这些拓扑特征是开展信号本底鉴别的有效手段，并且是后续研究衰变过程物理机制的唯一手段。PandaX-III实验采用气氙时间投影室技术寻找氙-136的无中微子双贝塔衰变。PandaX-III一起探测器的读出平面采用52块20×20方面厘米的Micromegas探测器拼接而成，读出精度达到3毫米。其一期实验灵敏体积内可以容纳140公斤的富集氙-136（90%丰度）。目前PandaX-III实验的探测器和子系统都初步完成建设，我们将着重汇报PandaX-III实验探测器的设计、建设和性能测试，以及基于粒子径迹拓扑特征的信号本底鉴别研究和PandaX-III实验预期的灵敏度。

Speaker: Dr 少博 王 (Shanghai Jiao Tong University)

PandaX-III- HP Gaeous TPC based detector for NLDBD search.pdf

146 气体时间投影室探测器在低放射性材料测量应用和注入式内刻度方法研究

气体时间投影室探测器被广泛的应用在粒子物理和核物理实验和辐射测量等领域。其可以记录粒子在探测器中的能量沉积，同时具有优异的成像能力记录粒子飞行径迹，这些拓扑特征有助于进一步提升信号筛选精度。报告首先介绍基于Micromegas的气体时间投影室材料表面alpha放射性测量方面的应用，筛选极低alpha放射性材料，这对于需要高灵敏度的稀有事件探测实验是至关重要的。我们将重点介绍整个探测器的设计，性能测试，以及对JUNO实验拟使用的低本底亚克力样品的alpha测量结果。此外，在气体探测器物理运行过程中开展均匀性刻度一直也是个难题。Ar-37源是一种衰变快、能量低、分布均匀的气体放射源，这为高效便捷地刻度探测器的均匀性等性能提供了解决方案。我们也将汇报利用Ar-37放射性注入式内刻度方法，在0.3-10 bar的Ar-2.5%ISO下，对不同漂移场下的探测器的电子传输、增益、能量分辨率和增益均匀性等进行刻度的结果。

Speaker: 元春 刘 (L)

刘元春--气体TPC内刻度方法研究和低本底测量应用.pptx

147 基于时间投影室的低本底β辐射探测器研究

$\beta$辐射探测在日常的生产生活中有着重要的广泛的应用，包括对于核电站周边的环境监控，对食品和水源中的放射性含量检测，对一些材料的放射性水平测量等。这些应用场景下，待测样品的放射性活度往往很低，因此这就要求探测设备具有良好的本底抑制能力。而现有的商用$\beta$探测设备通常通过施加大量屏蔽来达到降低本底水平的目的，这大幅增加了探测装置的体积、重量和复杂度，限制了应用的灵活性。为此，我们提出一种基于时间投影室（TPC）的$\beta$探测方案，利用TPC对于粒子进行径迹、能量进行同时测量的能力，进行低本底的$\beta$测量。我们使用Geant4软件对TPC的响应进行了详细地模拟，并使用多变量分析方法对$\beta$与本底进行区分，验证了该方案的可行性。在模拟结果的基础上，我们设计并迭代了多版低本底$\beta$探测TPC，当前版本的TPC灵敏体积为6.5cm12cm12cm，有效样品窗直径为7cm。我们使用由模拟数据训练得到的分类模型，对Sr90测试数据与本底数据进行区分，在不施加额外屏蔽的情况下，能够在保留55%的$\beta$信号事例的条件下，将本底计数率降低至9.6cpm（5cm直径区域）。此外，我们还通过在不同条件下的测试，对本底的来源进行了研究，结果表明除周围环境$\gamma$放射性本底贡献之外，主要的本底来自于场笼和读出板的材料放射性，这一结果为进一步优化TPC设计，实现更低的本底水平提供了依据。

Speaker: 睿洋 张 (中国科学技术大学)

12:00 午餐

大会报告（Plenary5）

Convener: 鸣 曾 (清华大学)

148 中物院二所核探测电子学技术进展

面向国家重大任务、装备自主可控等需求，中物院核物理与化学研究所布局发展了高性能核电子学设备研制的技术研究，成功研制了系列读出电子学系统，实现了高分辨数采仪等关键重要设备的国产化替代，大幅提高了测试系统自主可控水平和经济性。本报告针对物理诊断需求、主要技术难点及实现指标，以及核探测实验方面的合作考虑进行交流汇报。

Speaker: 伟 江 (中国工程物理研究院核物理与化学研究所)

149 中国团队在LHCb 探测器升级中的贡献

LHCb是大型强子对撞机上的四个主要实验之一，其主要物理目标为重夸克物理的强子谱、CP破坏、稀有衰变、以及寻找新物理。为拓展其物理潜力，LHCb进行多次升级，以更先进的探测系统运行在更高的对撞亮度。中国团队在LHCb物理研究中取得多项重要成果，在探测器升级中也起到越来越关键的作用。在基本完成的一期升级中团队主导了上游径迹探测器的研发，和国际合作伙伴一起完成探测器的安装，并已成功运行；在二期升级中团队同时承担电磁量能器和上游径迹探测器的研制任务。本报告将介绍中国团队在一期升级中作出的重要贡献和取得的经验，以及二期升级探测器的设计和研发计划。

Speaker: 建春 王 (中国科学院高能物理研究所)

LHCbDetectorUpgrade_JCW.pdf

150 高能水下中微子望远镜项目（HUNT）

为观测到LHAASO超高能伽马射线源相伴生的中微子信号，我们提出了高能水下中微子望远镜项目（HUNT）。HUNT项目将以前所未有的灵敏度，预期在五年内以5倍显著性确认第一个天体中微子点源。HUNT项目提出以20英寸光电倍增管为核心器件的探测器单元，将设计出30立方公里的超大规模的立体观测网。本报告包含HUNT项目的科学动机，探测器设计方案和目前的研究进展计划等内容。

Speaker: 明君 陈 (IHEP)

15:15 茶歇

大会报告（Plenary6）

Convener: 树彬 刘 (中国科学技术大学)

151 微结构气体探测器的读出电子学及应用

随着核与粒子物理实验的发展，粒子对撞机的能量和亮度进一步提高，对粒子径迹探测也提出了更高的要求，包括高空间分辨、高时间分辨、高计数率等。微结构气体探测器、硅像素探测器可认为是应对该挑战的两个最重要的解决方案。
与传统的丝室相比，微结构气体探测器能实现更快的时间响应和更高的空间分辨率，与半导体探测器相比，又具有易于大面积、低成本制作等特点，在粒子径迹探测方面具有突出的优势。近年来不仅被应用于核物理与粒子物理实验，在空间天文、核医学成像等诸多领域也展现出广阔的前景。目前发展最成熟的微结构气体探测器包括微网格气体探测器（Micromegas）、气体电子倍增器（GEM）和厚型气体倍增器（THGEM）等。
随着实验需求的提升，所用的微结构气体探测器不仅面积需要更大，空间分辨也变得更高，由此给读出电子学带来的问题就是通道数急剧增长、通道密度越来越高，系统的复杂度和实现难度空前提高。此外，对于核物理实验等应用，还面临着大动态范围、低噪声等挑战。对于暗物质探测、无中微子双β衰变等稀有物理事例探测实验，可能还存在着低本底（包括放射性本底控制、基于信号特征进行事例筛选和本底事例剔除）等特殊需求。
本报告将综述微结构气体探测器读出电子学的发展历程、现状，介绍国内多家单位（包括报告人所在的科研团队）开展微结构气体探测器读出电子学研发与应用概况，并探讨未来的技术发展趋势。

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

152 物理实验中的触发技术及未来展望

针对当前“无触发（triggerless）”术语的热烈讨论，通过粒子物理实验中对触发功能特殊需求及设计的回顾，总结触发概念的原初含义与作用，所涉及的技术，以及与传统电子学、控制、数据获取的关系等。共同探讨在新概念新技术的不断涌现的时代，未来触发的发展方向。

Speaker: 振安 刘 (中国科学院高能物理研究所)

TriggersummaryNED2024e.pdf

153 大会总结报告

Speaker: 以农 刘 (清华大学)