第二十三届全国核电子学与核探测技术学术年会（NED2026）

SuperEM：新一代亚meV灵敏度粒子探测器

11 Aug 2026, 11:10

15m

中州会堂 (中州华鼎饭店)

口头报告 探测器 Parallel 1 - session 2 (detector)

Speaker

希磊 孙 (IHEP)

Description

直接观测宇宙中微子背景（CνB）和精确测量中微子绝对质量需要先进的探测技术来克服现有的硬件瓶颈。当前的低温探测器很难在高度可扩展的架构中同时实现亚电子伏能量阈值、高能量分辨率和纳秒响应时间。为了应对这一挑战，我们提出了超导体耦合半导体电子倍增 (SuperEM) 探测器，这是一种基于 S-I-P-N 异质结的新型传感框架。
SuperEM 架构利用超导材料的库珀对断裂能隙（例如，铝约为 0.35 meV）来绕过传统的半导体带隙势垒，有效地将初始激发能量降低至亚meV范围。微能沉积之后，非平衡准粒子通过量子隧穿注入半导体耗尽区，实现单电子信号的原位雪崩倍增放大读出。这种拓扑在物理上将微能量传感与原位电荷放大结合。理论和初始实验框架表明，SuperEM 在可以在 1 eV 下实现接近 40 meV 的固有能量分辨率，同时可以实现纳秒级信号相应。除了中微子物理之外，SuperEM 探测器还为超导量子计算机的原位辐射监测纠错、轻暗物质 (LDM) 搜索、宇宙学太赫兹巡天提供了多功能、高度可扩展的硬件基础。