Speaker
唐冲 匡
(Shandong University)
Description
\textbf{摘要：}基于直流超导量子干涉器件（DC-SQUID）的时分复用（TDM）是用于宇宙微波背景（CMB）实验中大型转变边缘传感器（TES）阵列的一项关键读出技术。AliCPT-40G望远镜计划部署一个工作在40 GHz的大规模TES阵列，这要求TDM读出电子学系统具备低噪声、紧凑且高带宽的特性。在TDM系统中，除TES固有噪声外，室温电子学是主要的噪声贡献者，其性能直接影响探测器的能量分辨率。本文设计并实现了一种适用于TDM-SQUID架构的低噪声室温读出电子学系统。该系统集成了TES和SQUID偏置源、磁通锁定环（FLL）读出、数字复用控制以及高速数据采集模块。基于低温下运行的两级TDM SQUID的实测参数，推导了室温电子学在噪声、带宽及压摆率等方面的设计约束条件。测试表明，偏置源实现了极低的等效电流噪声密度：TES偏置低于 0.1 pA/$\sqrt{\text{Hz}}$，SQUID偏置低于 0.26 pA/$\sqrt{\text{Hz}}$。FLL读出电子学提供了高达 1 MHz 的闭环带宽和 0.5 $\Phi_0/\mu\text{s}$ 的压摆率。数字化读出系统基于具备JESD204B串行接口的多通道ADC/DAC器件，显著减小了系统物理尺寸。各通道有效分辨率均超过11.5位。系统支持每通道 2 Gbps 的实时数据传输。本工作为AliCPT-40G望远镜及未来大型TES阵列提供了一套完整的TDM室温电子学解决方案。
\textbf{关键词：}低温学；数据采集电路；数字电子电路；仪器噪声
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