Speaker
彦玲 赖
(中国科学院高能物理研究所)
Description
中国散裂中子源二期（CSNS-II）谱仪升级对于3He管探测器读出电子学系统提出了更高要求。由于束流功率大幅提升，且探测器阵列需部署在真空散射腔内以减少空气散射干扰，读出电子学面临高计数率、高精度以及真空环境热管理的多重挑战。本文针对这一需求，研制了一套具备真空兼容性的低功耗3He管前端读出电子学样机。
该样机采用模块化架构，由两块高灵敏度前放模拟板和一块基于FPGA的数字读出板组成。针对真空环境下缺乏对流散热的难题，本文通过低功耗器件选型与电路优化，实现了系统的无源散热设计，显著降低了系统的复杂度。在逻辑开发层面，设计了基于FPGA的数字信号处理算法，包括脉冲形状鉴别、基线跟踪与堆积判弃等，实现了对中子事件的高速提取与准确定位。获取到的中子数据通过极简的真空馈通接口及光纤传输至后端，有效解决了真空腔内外大规模布线的难题。
实验室性能测试与中子束流测试结果表明：该电子学样机的单通道计数率超过100 kHz，电荷分辨率优于2 fC，空间位置分辨率达到8 mm，并且经过真空测试在低真空下可以稳定工作，各项指标均符合CSNS-II的设计预期。该电子学系统样机的研制，将为二期谱仪3He管探测器读出电子学的工程应用提供重要参考，有力推动3He管探测器读出电子学的升级优化进程。
