半导体径迹探测体系与关键技术研发

• Qi YAN (IHEP)

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 μm位置分辨的大尺寸硅基传感器，以及多材料、多种类体系的半导体传感器；同步研发首款配套高精度、低功耗、高集成度的专用读出芯片，以及国内首款面向高能物理应用的抗辐照RISC-V片上系统芯片，实现前端动态配置、片上智能算法和数据处理。结合高速数据采集系统、低物质量高强度碳纤维支撑结构及国内首台专用两相CO2低温冷却系统研发，构建传感器—电子学—读出—机械—冷却—系统的全链条协同研发体系，研制下一代半导体径迹探测器工程样机，构建我国完整半导体径迹探测技术链，提升高性能粒子探测自主创新能力，为下一代地面对撞机、空间磁谱仪及高精度辐射探测器提供核心技术支撑。 ACCEPTED ORAL REHEARSAL

下一代高时间与高位置分辨AC-LGAD传感器及专用读出芯片LATRIC研发与测试

• JiaJian TEOH 张嘉健 (IHEP)

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 μm空间分辨精度。团队系统研究了关键器件结构参数对时间响应与空间分辨性能的影响，相关测试结果为后续器件优化与结构设计提供了重要依据。针对AC-LGAD的高精度读出需求，团队自主研发了低功耗专用读出ASIC——LATRIC。首款单通道原型芯片LATRIC0已完成功能测试，验证了前端放大、时钟分配、配置电路及数据读出等关键性能，8通道原型芯片LATRIC1已经流片并开展了初步测试，为最终芯片的研制奠定了坚实基础。此外，基于LATRIC0与条型AC-LGAD构建的模块联合测试已获得初步结果，验证了传感器与读出ASIC协同工作的综合性能。为全面评估器件性能，团队已建立多层次的测试平台，包括激光TCT扫描系统、90Sr β源测试平台，并同步推进了束流测试准备工作。后续工作将重点开展大尺寸AC-LGAD结构优化、多通道LATRIC ASIC研发和性能测试、系统级集成测试，并进一步研究器件的抗辐照性能。 ACCEPTED ORAL REHEARSAL