报告将介绍大型强子对撞机（LHC）上 ATLAS 实验高颗粒度时间探测器的研发。为了解决高亮度 LHC 中的事例堆积问题，ATLAS 实验正在研制高时间分辨硅探测器。其中关键技术包括低增益雪崩放大硅传感器（LGAD）与超快读出芯片等。报告将讲述 ATLAS 实验高颗粒度时间探测器（HGTD）项目的最新进展，特别是中国团队所做的主导贡献。
文物承载着民族的血脉与基因，是不可再生的文化瑰宝。针对考古发掘现场未出土文物开展原位无损检测，获取文物本体与赋存环境的第一手资料，对于文物保护与文脉传承具有重要意义。常规X射线透射成像技术要求射线源与探测器分置于被测物体两侧，从物理布局上无法满足未出土文物的现场检测条件。康普顿散射成像（Compton Scattering...
大型强子对撞机（LHC）升级为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）后，粒子对撞频次大幅提升，平均堆积事例数可达 200，探测器将面临严重的事例堆积与强辐射环境，对探测器的抗辐照能力、径迹探测水平以及束流亮度测量精度提出了严苛挑战。
高时间分辨的 HGTD 探测器具备优于 50 ps 的时间分辨能力，可有效缓解 ATLAS 探测器的事例堆积问题。LGAD 硅传感器是 HGTD 时间探测器的核心元件，该器件采用 15×15 像素阵列布局，单像素尺寸为1.3 mm×1.3 mm，其时间分辨、抗辐照等核心性能直接决定 HGTD 整机探测指标。目前已完成近万颗LGAD器件的生产。本报告将系统介绍应用于ATALS HGTD项目的LGAD 传感器量产现状与辐照性能：涵盖阵列器件的 I-V...
激光驱动惯性约束聚变（ICF），也称激光聚变，是可控核聚变的主要技术路线之一，除了用于探索未来能源，同时也是研究物质极端状态的理想场所，对基础物理研究、国防科研也具有无可替代的价值。无论是为了实验的成功实施，还是为了事后对实验失败原因进行总结分析，都必须对反应核心（靶心）进行精密监测，即需要发展能够精密记录极端时空尺度下的内爆物理演化，定量判读热斑形貌对称性、核反应源分布及燃料约束质量的靶心诊断技术。中子和γ射线作为聚变反应的主要产物，携带了来自靶心和实验装置的关键物理信息，使核诊断成为聚变诊断不可替代的手段。ICF相当于是在实验室环境中复现了原本只存在于氢弹与恒星核心的极高能量密度的物理过程。在点火成功的前提下，通过氘氚反应，在百皮秒级的时间尺度和百微米级的空间尺度内就能产生高达10^19量级的中子，并释放出数MJ（甚至更高）的能量。其核诊断系统不仅需要超快时间响应、超高空间分辨的...
阿尔法磁谱仪（AMS-02）自2011年部署于国际空间站以来，已积累超过2600亿条宇宙线事例，在暗物质间接探测、反物质搜寻及宇宙线传播机制研究中取得系列突破性成果。为进一步拓展其几何接收度和高能区的探测潜力，AMS-02 径迹探测器升级项目拟在现有系统上增加总面积约8m²的硅微条探测器阵列。
本报告系统介绍该探测器从概念设计到航天资格验证的系统研制工作。在探测器研制方面，团队完成了低功耗前端电子学、大有效面积高信噪比硅微条传感器及空间热管理的系统设计，建立了硅传感器精密贴装、低噪声铝丝楔形键合及高精度大面积平面集成的完整工艺规范，并通过良品率控制与一致性监测确保规模化生产质量。在物理性能验证方面，依托 CERN...
超级陶粲装置（STCF）是我国拟建设的下一代高亮度正负电子对撞机，其设计运行能量范围为2~7 GeV，峰值亮度约为0.5×10³⁵ cm⁻²...
本文介绍了基于CLYC闪烁晶体的原型谱仪设计，目标对主动式中子探测技术在行星浅表层原位水勘测中的应用进行研究。与被动式探测相比，主动式中子探测技术通过中子源可以实现更高效率的快速原位水探测。本研究采用氘氚（D-T）超短脉冲中子发生器作为中子源，该发生器可以产生14 MeV的中子脉冲。探测器仅采用一个耦合光电倍增管的CLYC闪烁晶体。通过Geant4对探测过程进行仿真，初步验证了单个CLYC探测器测得的散射中子和特征伽马可以用于行星浅表层的水及相关元素探测。为了开展地面实验，针对CLYC探测器研制了一套读出电子学系统，并搭建了原理验证样机。读出电子学经过电压放大和采样率500 MSPS，采样精度14...
散裂中子源二期升级项目正在建设高能质子束实验终端(HPES)，可提供能量为1.6 GeV的单粒子质子束，并将配备多套探测器系统，用于不同待测探测器(DUT)的性能研究。为了满足高空间分辨率径迹探测器原型机的测试需求，本研究基于MAPS型硅像素芯片，研制了一套高能质子束流望远镜系统(HEPTel)。HEPTel由6层超薄硅像素探测模块组成。每层模块由一块MAPS芯片、辅助PCB板和带有冷却结构的铝制屏蔽盒组成，灵敏区范围内单层物质量约为0.061%...
微波动态电感探测器（MKID）是一种高品质因数的超导微波谐振器，迄今已经在高能 X/γ 射线、天文弱光等弱辐射探测领域表现出了极大的潜力。MKID阵列凭借其天然的频分复用优势，可通过单条微波馈线同时读取数千个像素，在大视场天文观测和量子信息等领域具有重要应用前景。然而，随着阵列规模扩大至千通道级，读出电子学在激励生成、信号采集与实时解调方面面临严峻挑战。
本文提出并实现一种基于AMD ZYNQ UltraScale+ RFSoC的千通道级MKID微波复用室温读出电子学系统。利用RFSoC单片集成的ADC/DAC和可编程逻辑，在单芯片上完成了全链路的数字信号处理。系统支持FPGA固件实现的快速频率扫描、定频测试等核心功能。在发射端，为突破FPGA资源限制，采用16 组 RAM...
超级陶粲装置（STCF）是面向高精度粲物理、τ 轻子物理、强子谱学及新物理寻找的未来高亮度正负电子对撞机实验装置。电磁量能器作为 STCF 探测器的重要子系统，承担着光子和电子能量测量、中性粒子重建及粒子鉴别等关键任务。针对高亮度运行条件下电磁量能器面临的宽动态范围、高计数率、高时间分辨和高数据吞吐需求，报告介绍 STCF 电磁量能器读出电子学原型系统的研制进展。该系统采用前端读出模块与后端 FPGA 信号处理模块相结合的架构，实现探测器信号调理、高速采样、在线数字处理和数据传输；同时面向高事例率下的波形堆积和粒子鉴别需求，研究并实现了基线估计、数字滤波、幅度与时间提取、堆积矫正及波形特征投影粒子鉴别等在线算法。实验室测试、LED 本底模拟测试和束流联合测试结果表明，原型系统能够稳定完成多通道波形采集与在线处理，为后续 STCF 电磁量能器读出电子学系统优化和规模化研制奠定了基础。
高能伽马射线探测是研究极端天体物理的重要途径之一。正在预研的甚大面积伽马射线空间望远镜（VLAST）是一款旗舰级伽马空间探测设施，相较于其他空间探测器，具有更高的有效接收率和更精确的伽马光子测量能力。为验证VLAST的关键技术，提出了小型化空间探测器VLAST-P，旨在可靠探测来自太阳的高能伽马射线（MeV-GeV）以及太阳耀斑产生的高能质子。电磁量能器是VLAST-P有效载荷的关键子探测器，用于测量入射高能光子的能量，并提供入射粒子的击中信息以及触发有效事件的选择。使用CsI（Tl）晶体作为吸收体构建全吸收型量能器，其读出电子学系统由4个前端电子学（FEE）和1个前置放大模块（PAM）组成。PAM使用雪崩光电二极管（APD）进行光电转换，电荷灵敏前置放大器进行电荷积分与放大成形，双增益读出通道的设计用于实现较大的动态范围。FEE用于数字化处理100个通道的模拟信号、击中判断和监测电...
增强型X射线时变与偏振探测（enhanced X-ray Timing and Polarimetry，简称eXTP）空间天文台是我国下一代旗舰级X射线天文卫星。eXTP上的偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（Polarimetry Focusing Array，简称PFA）采用气体像素探测器（GPD）和Wolter I型聚焦镜，对2-8 keV的X射线进行偏振、成像、能谱和时变测量，其偏振灵敏度（MDP@2-8keV）优于3%（106 s, 1mCrab），角分辨率30″@2keV(HPD)。本报告将介绍PFA载荷可成像X射线偏振探测器的技术状态及研制进展。
MeV能段伽马射线观测是研究高能宇宙物理过程的核心手段，但现有探测器在该能区面临角分辨受限的挑战。提高角分辨的关键在于实现对康普顿电子或正负电子对三维径迹的精确测量。为此，本研究重点设计并实现了一套面向高压气体时间投影室（TPC）的大规模、高集成度读出电子学系统，旨在通过精细的电子径迹成像提升望远镜的观测性能。
在核心技术研发方面，针对TPC探测器高达22,500个感应单元带来的读出挑战，本研究提出了一种基于哈密顿回路理论的二维通道映射复用方案。该方案成功实现了16:1的物理通道压缩，在极大降低功耗与系统复杂度的同时，确保了三维径迹重建所需的位置分辨能力。配套研制的读出电路具备20...
高纯锗探测器在同步辐射X射线探测方面具有高分辨高效率的优势，可以覆盖中高能光源的全部能区，且有较强的耐受辐照损伤的能力。在百kHz至MHz高计数率条件下，高纯锗需要具有较快的电荷收集时间，且需要具备多个读出通道。本文构建了一种平面型多电极高纯锗探测器样机，采用小型可移动液氮杜瓦方便实验设置，各电极分辨率可达1.8keV@1332keV，单通道采用阻容反馈前端电子学可以应对百kHz的输入计数率，可应用于中高能同步辐射光源的X射线探测。
小动物PET/MRI多模态一体化成像能够在同一实验条件下同步获取代谢、分子及高分辨率解剖信息，是神经科学、肿瘤学和药物研发等领域的重要研究工具。9.4 T高场MRI具有优异的软组织对比度和功能成像能力，但强磁场、射频脉冲、梯度切换以及有限孔径空间对PET探测器、电路系统、机械结构和热稳定性提出了更高要求。因此，研制兼具高空间分辨率、稳定探测性能和MRI环境适应能力的小动物PET系统具有重要意义。
本工作研制了一套面向9.4 T MRI环境的小动物PET插入式系统。系统由84个双端读出探测器阵列组成，沿轴向排布7个探测器环，每环包含12个探测器模块。单个探测器阵列为28 × 28...
为满足高能、高通量伽马射线束能谱与通量的精确测量需求，基于低探测效率原理设计了一种新型井式 BGO+SiPM 闪烁探测器，并对其进行了Geant4 模拟研究与在上海激光电子伽马源在线实验测试。通过具有中心通孔结构的探测器几何设计，并在探测器前端设置10-20m铝箔散射体有效降低了探测效率，约为0.008%，从而避免了传统大体积闪烁探测器在高通量条件下易出现的脉冲堆积、信号饱和和死时间效应等问题，实现了高强度伽马射线束能量与通量的稳定测量。利用 Geant4 构建了探测器的蒙特卡罗模拟模型，以及考虑荧光传输的相关光学物理过程。模拟结果与实验测量数据在 2.5-25...
双核素同时成像能够提供多种生物过程的互补信息，在疾病诊断、分型、制定治疗方案及疗效评估等方面具有重要价值。然而，PET与SPECT在成像原理上的根本差异，使其同时成像面临显著挑战。本文提出了一种“闪烁体兼作准直器”的共用探测器设计，在PET系统基础上，增加了SPECT成像、PET与SPECT同时成像功能。该探测器由三层晶体阵列及两层导光层组成，具备TOF和DOI探测能力，在探测器上部引入平行孔结构，使其兼具SPECT准直器；下部区域作为SPECT探测器（SD），用于探测经准直后的γ光子。因此，同一探测器既可作为TOF-DOI...
强脉冲X射线辐射场广泛存在于高能加速器装置、高能量密度物理实验及FLASH放疗系统中，其纳秒尺度时间结构测量对于辐射产生机制研究、束流诊断及辐照装置优化具有重要意义。高瞬时光子通量和快速时间演化特征对探测器的时间响应性能、动态范围及抗饱和能力提出了较高要求。
针对强脉冲X射线纳秒时间结构测量需求，研制了一套基于EJ-232Q（0.5% benzophenone）超快塑料闪烁体与Hamamatsu...
混合像素传感器系统具有高集成度、低功耗、高分辨率、高抗辐射的特点，适配不同传感器，可应用于高能物理实验粒子探测、核医学成像、空间X射线成像等领域。在像素级实现时间及能量测量比在列级或芯片级实现能达到更高的计数率和更精确的时间测量。同时实现能量测量不仅能够适应部分应用对粒子能量区分的需求，还能通过能量信息进行时间移步的矫正。
本文设计了一个兼具小面积与低功耗特性的像素级时间/能量测量电路。考虑面积和功耗的约束，本文未采用传统峰值保持采样的能量测量，而是采用过阈时间(Time over Threshold, TOT)测量的方法实现能量测量。该方法的TOT测量可与粒子到达时间（Time of Arrival,...
甚大面积伽马射线空间望远镜（Very Large Area Gamma-ray Space Telescope, VLAST）是我国自主提出的新一代空间高能天文观测平台，主要科学目标聚焦于暗物质粒子间接探测、高能时域天文及宇宙线物理等前沿领域。其径迹及低能伽马探测器（Silicon Tracker and low Energy gamma-ray Detector, STED）由16个硅微条探测大层构成，总读出通道数超过137万，每个通道的探测器等效电容高达约100...
闪烁体在高能物理、核辐射探测及医学成像等领域应用广泛。然而，不同闪烁材料的发射光谱、衰减时间和光产额差异显著，单一类型光电探测器难以在所有材料上同时实现最优的时间分辨、能量分辨和光谱匹配，导致闪烁体本征发光特性的全面表征面临困难。因此，建立基于多种光电转换器件的互补表征方法，对于系统提取闪烁体辐射响应参数、支撑新型闪烁材料的快速筛选与性能评估具有重要意义。为此，本文提出一种综合利用PMT、SiPM和APD三类典型光电转换器件的闪烁体辐射响应表征方法，针对常规闪烁单晶、超快晶体、近红外发射闪烁体及闪烁陶瓷等多种发光材料开展实验研究。具体而言：采用PMT的阳极信号直接采集获取高时间精度波形，并结合CSA读出能谱；利用SiPM的快读出与阳极读出双通道架构，分别提取衰减时间信息与电荷积分能谱；借助APD在长波段具有较高量子效率和较低暗电流噪声的特性，实现对近红外波段弱光信号的有效探测。通过上...
白光中子共振成像技术（WNRI）利用中子与原子核反应截面的共振结构，可同时测量物体的二维空间图像与中子吸收率谱，为物体内部结构探测及元素成分定量分析提供了全新的无损检测手段。本报告将介绍位于中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子实验装置（Back-n）的中子共振成像探测器系统及已开展的相关测量研究。该探测器系统基于中子敏感的掺硼微通道板（B-MCP）研制，并配套研制了高速波形数字化读出电子学。波形分析过程采用多重响应函数对堆叠脉冲进行拟合，实现探测器信号的准确测量。针对高流强下中子事例重建问题，开发了基于卷积神经网络的事例预测模型，显著提升了中子事例测量效率。基于该中子共振成像探测器装置，已开展了标准样品和文物样品的中子共振成像测量，并对样品的空间图像和中子吸收率谱进行了分析，展现了该技术在物体无损检测方面的独特优势。
为了应对高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)带来的事例堆积和辐射问题，低增益雪崩探测器（LGAD）将被用于ATLAS的升级中。LGAD是一种高精度的硅基时间探测器，具有低噪声、高信噪比、快上升沿（约500ps）、良好的时间分辨和抗辐射性能和10-50的适中增益等优势。基于LGAD发展而来的交流耦合型LGAD（AC-...
氢硼聚变反应因其无中子、高能量密度的优势，被视为未来清洁聚变能源的重要方向之一。本工作围绕氢硼反应探测需求，开展了基于碳化硅（SiC）探测器的α粒子产物探测系统研究，重点测试探测器对氢硼反应生成α粒子的响应特性、能量分辨能力及抗辐照性能。
研究完成了单路SiC探测系统的搭建与流片，探测器采用5mm×5mm圆形加Guard ring结构。在空气中利用α放射源进行响应测试，外加电压100 V和500 V下，能量分辨分别优于10%和9%。在中国科学院近代物理研究所低能强流粒子束热测研究平台上，采用200keV质子束轰击硼靶产生氢硼反应，在无屏蔽装置的情况下，利用所研制的SiC探测器对反应生成的α粒子进行探测。实验测得5.8 MeV高能α峰清晰，能量分辨约4%，并记录到3–4...
中子成像是一项重要的无损检测技术，广泛应用于航空航天、核工业、新能源和考古学等领域。随着脉冲中子源与成像方法学的发展，面向微细结构表征和飞行时间能量分辨成像的应用需求，中子成像探测器正由传统积分式成像向兼具高空间分辨和单事例时间标记能力的方向发展。本研究依托中国散裂中子源(CSNS...
针对中子束流束斑在线监测的需求，研制了一种基于国产厚陶瓷GEM的探测器。探测器由硼中子转换层、厚GEM倍增结构、Pad读出电极及前置放大器构成，利用10B(n,α)⁷Li反应实现中子探测，通过厚GEM孔内雪崩放大得到感应信号。采用⁵⁵Fe放射源对探测器性能进行测试，结果表明：在Ar(70%)+CO2(30%) 混合气体中，单层厚陶瓷GEM增益可达1500；30小时内计数率稳定性良好；能量分辨率可达27%；二维位置分辨优于3 mm × 3 mm。前置放大器计数率达1 MHz。该探测器性能稳定，满足中子束斑在线监测的应用要求。
铈掺杂钆铝镓石榴石结构闪烁晶体（Ce:GAGG）是2011年发现的一类新型材料体系，其具有密度高、光产额高、衰减时间快以及不潮解的共性特点，被认为是迄今为止所有氧化物闪烁体中光产额最高的晶体。近十年来，中国电子科技集团公司第二十六研究所致力于Ce:GAGG晶体的研制，为满足高能物理实验、高能工业CT以及核医学影像等不同领域的应用需求，分别研发了具备高光产额（~54000光子/MeV）、低余晖（≤0.02%@20ms）以及快衰减时间（~50 ns）性能Ce:GAGG晶体，并具备规模化生产能力。本文主要基于上述自研Ce:GAGG晶体研制宽能域能谱探测器、高能工业CT探测器及SPECT探测器，并对其性能进行了测试表征。宽能域能谱探测器采用25 mm×25 mm×75 mm的大体积Ce:GAGG晶体耦合MPPC阵列的设计，结构紧凑，测试结果表明其探测能量范围可达0.1 MeV~10...
高精度带电粒子径迹测量是高能物理、核物理和稀有事例探测中的重要技术需求。随着暗物质直接探测、低能核反冲测量、短程带电粒子识别以及新一代高能物理实验的发展，探测器性能需求已由宏观径迹和能量沉积测量，进一步拓展到对气体中微观电离簇团结构、局部电荷分布等精细结构解析。传统毫米级Pad读出方式受限于读出单元尺寸，难以满足亚毫米尺度电离分布采样和短程径迹重建需求。因此，发展兼具高粒度、低噪声和低功耗特性的像素化直接读出技术，是提升气体径迹探测器精细测量能力的重要方向。
Topmetal系列像素芯片采用裸露顶层金属电极直接收集电荷，具有低噪声、高空间粒度和阵列化读出等特点，为气体中电离信号的直接测量提供了新的技术路线。基于Topmetal与气体微通道板(GMCP)耦合的探测技术已成功应用于Migdal效应实验，展示出Topmetal像素读出在微观径迹结构解析方面的应用潜力。
本报告将围绕To...
在双层康普顿相机的发展中，传统的像素化闪烁体设计随着灵敏体积的增大，面临着系统复杂性增加、读出通道过多以及成本高等问题。对此，本文提出了一种侧向读出单块平面灵敏闪烁体方案，旨在用于伽马射线成像和环境辐射监测领域。探测器采用尺寸为96×96×6mm3的 CsI(Tl)面状闪烁体，通过在四个侧边耦合 SiPM 阵列，并将每侧SiPM阵列信号求和输出，将传统二维阵列的 N2结构简化为...
我国在先进大型精密硅基磁谱仪系统自主研制方面缺乏系统性经验和关键技术综合能力。硅径迹探测器作为精密粒子磁谱仪的核心，其研制涵盖探测器设计、高性能传感器、先进电子学、轻质高强度支撑结构、高效冷却系统及数据采集系统。项目团队以大工程建制为组织体系，围绕硅径迹探测器关键技术，以下一代磁谱仪实验为主线，系统推进高精度半导体径迹探测器及相关关键技术研发。通过结构设计、物理机理研究、工艺优化及性能表征，研制国际首款兼具优于40 ps时间分辨和优于10...
交流耦合低增益雪崩二极管（AC-LGAD）作为兼具高时间分辨和高空间分辨能力的4D硅探测器技术，在未来高能物理对撞机实验（如CEPC、FCC等）中具有重要应用前景。本报告将介绍我们在AC-LGAD传感器研发、专用读出ASIC（LATRIC）开发以及配套测试体系方面的最新进展。在条型AC-LGAD传感器研发方面，设计目标为实现约40 ps时间分辨能力与约10...
深圳超导软 X 射线自由电子激光器 (S3FEL) 对其加速射频场的幅度和相位稳定性提出了严格的要求。本文提出了基于 MTCA.4 低电平射频 (LLRF) 系统板级电子学研制，同时对实际应用中的噪声和SEL功能下杂散的闭环相应做出了定量仿真和分析
当前磁约束聚变研究中，托卡马克装置的高约束模运行模式（H-mode）是主流运行模式，但其边界局域模（ELM）会对装置真空室壁造成严重热负荷。而增强约束模运行模式（I-mode）作为一种无ELM的高性能约束运行方案，在提升辅助加热功率或边界参数演化过程中，易自发转换为H-mode，从而限制其稳定维持。
多普勒反射计可获得等离子体速度截止层处的密度扰动与速度扰动信息。上述湍流扰动信息在I-H模转换过程中包含了丰富的特征变化，可基于多普勒反射计信号实现I-H模式转换判别。I-H模式转换过程具有较强的瞬态特征，因此有必要发展面向多普勒反射计信号的实时采集、处理与判别的电子学系统，实现对约束模式演化过程的在线监测。
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本文基于SMIC 55nm CMOS工艺，设计并制造了单片集成的单光子雪崩二极管（SPAD）探测器及其跨阻放大器（TIA）读出电路。本工作设计了两种不同的SPAD结构：浅结雪崩区结构（结构一）与深结雪崩区结构（结构二）。这两种结构的探测器均包含单像素、3×3阵列及5×10阵列三种规格。读出部分集成了具有三档可调增益的TIA电路，其反馈电阻可分别设置为500 Ω、3 kΩ与12 kΩ，以适应不同测试环境下的增益需求。
目前，该芯片已完成流片与初步功能测试。静态I-V测试结果表明，两种结构的探测器均具备SPAD的雪崩击穿特性，且光照下初级漏电流呈现增加趋势。现阶段重点对结构一的5×10阵列进行了光子响应评估：采用波长625 nm、频率4 MHz、脉宽5...
在现代高能物理实验中，高速ADC被广泛用于探测器信号的数字化采集，但随着计数率和探测系统通道数增加，大规模波形数据对前端读出、数据传输和后端处理能力提出了更高要求，容易形成带宽与计算瓶颈。同时，在高计数率条件下，相邻辐射事件的时间间隔可能小于单个脉冲的持续时间，导致脉冲堆积现象。堆积脉冲会引起波形畸变，进而影响能谱测量。因此，降低数据吞吐量的同时实现堆积脉冲的有效分离与参数重建，是高计数率核信号获取中的重要问题。
本文提出了一种基于多电平数字过阈(Digital Multi-level...
\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...
碳化硅（SiC）半导体中子探测器因其卓越的抗辐照和耐高温特性，同时兼具超快的时间响应，是替代3He中子探测器的重要技术方案之一，在先进核能系统与高能物理实验中具有重要应用价值。然而，中子转换产生的电荷信号微弱，且探测器在极端环境下漏电流的增加严重制约了能量分辨率。因此，研发匹配的低噪声读出电子学方案是发挥SiC探测器极限性能的关键所在。作者所在的中科大团队基于分立元件研发了一套低噪声、高集成度的读出电子学方案。该方案由低噪声模拟前端与数据处理模块组成，模拟前端通过优化信号输入与输入级场效应管（FET）间寄生电容与分布参数，有效降低了系统的等效噪声电荷（ENC）。数据处理模块采用12-bit, 40...
为满足阿里原初引力波探测实验（Ali CMB Polarization Telescope，AliCPT）中超导转变边缘传感器阵列（Transition Edge Sensor，TES）在高通道数、宽带宽、高速读出以及长期稳定运行条件下的电子学读出需求，本文设计并实现了一套微波超导量子干涉器件复用器（Microwave SQUID Multiplexer，μMUX）读出电子学系统。该系统由控制板、中频板（Radio Frequency board，RF board）以及 ZCU111 开发板组成，可覆盖 0 至 4.096 GHz 的连续读出带宽，实现对 μMUX 谐振器阵列的激励、上/下变频、数字化采集以及实时信号处理。系统通过中频板完成射频信号的上/下变频和幅度调节；ZCU111...
崔恩哲1, 2，罗思远1, 2，赵书号1,2，廖旋1, 2，郭文丰1,2，王晓冬1, 2*
1南华大学核科学技术学院，湖南衡阳,421001
2先进核能技术设计与安全教育部重点实验室，湖南衡阳, 421001
...
碳化硅（SiC）具有宽禁带、高原子位移阈能、高导热率、高载流子饱和漂移速度、高临界击穿电场等特性，碳化硅探测器具有抗辐照、常温或高温下稳定运行、快响应时间等优势，可以应用在高能物理、核物理、空间探测等领域。首先，我们研制出探测面2mm×2mm、时间分辨为40ps的4H-SiC PIN探测器。能量为2.896 GeV的Ta离子辐照后，该探测器的时间分辨和电荷收集效率分别为45ps和97.4%。其次，为实现探测器在低能软X射线、低能α粒子、紫外光探测等领域的应用，在传统4H-SiC探测器时间分辨为100ps的基础上，利用石墨烯降低碳化硅探测器的死区效应，研制出电荷收集均匀稳定、时间分辨为58.0ps的石墨烯/4H-SiC探测器。在能量为160 keV、剂量为1...
CEPC顶点探测器是实现Higgs物理精确测量的关键探测器之一。根据CEPC基准探测器技术设计报告，顶点探测器基线方案采用卷曲式单片有源像素传感器（MAPS），以最内层半径 11.1 mm、空间分辨率优于 5 $\mu$m、单层物质量低至0.8% X₀为主要性能目标。芯片研发目前已实现~4 cm$^2$尺寸的MAPS芯片，其空间分辨率优于5微米。下一代芯片研发主要聚焦于晶圆级像素传感器芯片的设计，将采用拼接（stitching）技术实现百平方厘米量级的大面积芯片。目前正在基于90 nm 图像传感器工艺开展拼接传感器系列芯片的研发，预计2027年完成首版工程流片。采用测试晶圆的弯曲实验已实现12 mm弯曲半径的验证。顶点探测器采用主动空气冷却（7 m/s）可满足低于40...
超导量子干涉器件（SQUID）是灵敏度极高的磁通传感器，广泛应用于生物磁成像、地球物理探测等领域。SQUID需在低温下工作，但其控制与信号读取必须通过室温电子学系统完成。室温读出电子学的噪声、带宽和稳定性直接决定了SQUID系统的整体性能，是器件走向实际应用的关键环节。
模拟放大负反馈电路（AFB）是常用的单通道的单级或两级DC-SQUID线性读出电路。AFB结构上包括用于DC-SQUID的偏置源电路和磁通锁定电路（FLL）。偏置电路原理设计上采用电压源串接大电阻的传统方式来灵活调节输出动态范围。FLL电路采用两级运算放大器的设计结构以此拓宽增益带宽积：第一级前置放大器与SQUID...
空间X射线探测是研究高能天体物理的核心手段。基于超导转变边沿传感器（TES）的微量能器阵列具备eV量级的高能量分辨率，能实现X射线源谱线的精细测量。然而，空间应用中制冷功率极其有限，亟需发展频分复用技术以降低引线热负载。面向未来银河/宇宙热重子探寻计划的需求，发展自主可控的TES频分复用与SQUID低噪声读出电子学具有重要意义。
本报告介绍一套面向TES阵列FDM读出电子学系统的设计与实现，包括TES交流偏置、SQUID低噪声放大、信号采集和基带反馈算法等核心模块的设计方案。并展示读出电子学系统与TES器件的联调测试结果。实验表明：在3700倍增益条件下，低噪声放大器的电压噪声低至0.58 nV/√Hz，电流噪声低至3.1 pA/√Hz；在1 MHz-5...
中国散裂中子源（CSNS）大气中子辐照谱仪（ANIS）是国际同类设施中，中子能谱最接近真实大气中子的设施。ANIS的能量范围覆盖meV至GeV，具有高且可调的中子通量（1e4-1e7 n/cm2/s ），灵活可调的束流尺寸（1 cm-70 cm）。ANIS可为半导体器件、芯片、集成系统的单粒子效应和辐照损伤提供测试与评估平台，支撑电子、通信、航空、航天、高能物理等领域发展。此外，ANIS还支持开展先进探测器、电子学和集成系统的辐照与测试，以及中子成像技术开发等。
针对大气中子单粒子效应及其辐照损伤等研究需求，依托散裂中子源已建立相关加速测试平台，但高强度的复杂辐射本底使得快中子能谱难以准确测量。设计并研制了由三个探测器组成的三符合反冲质子望远镜探测系统，探测系统由500 μm、1000 μm厚的两个金硅面垒探测器和2.54 cm厚的 YAP闪烁体组成。该系统在英国散裂中子源ISIS 的 ROTAX 束线上进行了测试，1.2...
穆斯堡尔谱学（简称穆谱）能够通过同质异能位移、电四极分裂和超精细磁场等参数表征材料中特定同位素的价态、局域化学环境与磁性等物理性质，在凝聚态物理、材料科学、地学等领域应用广泛。长期以来，穆谱数据解析主要依赖经验进行参数拟合，对于复杂多组分样品的穆谱数据，由于参数众多，通过人工拟合要达到理想的效果耗时较长，难以满足准确、高效分析数据的需求。
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基于单块连续CeBr3晶体开发了一种高定位精度的编码孔径伽马相机，旨在克服传统阵列型晶体探测器存在探测死区、成本高、无深度分辨等问题。采用尺寸为26 mm × 26 mm × 10 mm的单块CeBr₃晶体，耦合8×8...
宇宙线缪子成像技术凭借其强穿透力和对高原子序数（Z）物质的散射敏感性，在反应堆堆芯监测、核材料无损检测、地质勘探等领域展现出独特的应用潜力。随着缪子成像系统向大规模探测器阵列方向发展，电子学通道数急剧增加，对前端电子学的实时数据处理能力提出了严峻挑战。传统实现方案中，系统多依赖多块前端电子学板卡的简单拼接来扩充通道。这种分立架构在通道数攀升时（如超过128通道），板卡间的接口开销与独立数据流将迅速引爆传输带宽和存储压力，使拼接方式本身即成为限制集成度与实时性的核心瓶颈。
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硅像素探测器因其极高的颗粒度，被广泛应用于对撞机实验中。对于单片有源硅像素传感器（MAPS），在大型实验中，其数据采集和聚合被分级完成。在第一级，基于FPGA或ASIC的前端读出单元（RU）对大量MAPS的串行数据进行解串和协议校验，进行一级打包后发送至下一级。在第二级，通用读出单元（CRU）采集来自多个RU的数据并使用高速协议传输至存储节点。
RU采集各个MAPS通道的数据并分别打包，使用轮询仲裁器依次发送是常见做法。但当单个RU的处理的MAPS数量增多时，打包和等待轮询会使数据传输延迟急剧增加。而在实验中，RU往往处于辐射环境。单粒子效应会使RU产生数据错误。因此，低延迟策略十分必要。
从探测器物理模拟产生的MAPS速率出发，将MAPS的链路按速率均衡分组，顺序合并传输至输出端口的流式传输方法可以显著减少RU数据传输中的延迟时间。本工作以ALICE...
CTPX1是一款基于Timepix4混合像素探测器读出ASIC芯片开发的高性能数据驱动成像系统，该系统集成了Timepix4芯片、读出电子学、高压单元以及温度控制子系统。Timepix4...
