Speaker
弈飞 许
(中国科学技术大学)
Description
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 MSPS的模数转换器对前放信号进行全波形采样，并基于FPGA实现信号的处理与传输。在室温、80V偏压条件下，与SiC中子探测器联合测试，该电子学方案实现了极低的电子学噪声水平，等效噪声电荷（ENC）低于300 e⁻。该读出电子学方案为SiC探测器在核反应堆监测与核安全领域的工程化应用提供了坚实的硬件基础。
