第二十一届全国核电子学与核探测技术学术年会

中子散射为诸多前沿交叉领域和高技术研发提供了先进平台，应用十分广泛。中子探针的主要特点是：能够探测物质磁性；能探测原子核位置，特别是对轻元素和同位素敏感；穿透能力强，能探测大的工程试样；能探测物质里的动态过程。报告将简介中子散射在科学技术和工程领域的若干典型应用。
中国散裂中子源是我国十二五最大的大科学工程，于2018年按计划完成工程建设，通过国家验收，对用户开放，实现稳定高效运行。国内外用户已完成900多个实验，获得了大批重要成果。中国散裂中子源为材料科学技术、物理、化学化工、生命科学、资源环境、新能源等领域的国家战略需求和前沿科学研究提供了先进的大型交叉平台。报告介绍了散裂中子源工程建设及其应用成果，和未来发展，并介绍了中子散射谱仪的性能和建设情况，及其对中子探测器研发的需求。

报告题目：低能区同步辐射-合肥光源及合肥先进光源
报告摘要：同步辐射、自由电子激光等基于电子加速器的先进光源是现代科技诸多领域取得突破的助推器，是体现强大国际竞争力的国家科技基础设施，在其建设过程中也持续带动了相关领域的技术革新。经过近40年的发展，我国（大陆地区）已在北京、上海、合肥等地建成了三台同步辐射和三台自由电子激光装置，初步形成了全能区覆盖的光源体系。目前，还有北方高能光源（HEPS），上海高重频硬X射线自由电子激光（SHINE），合肥先进光源（HALF）等三台在建装置，以及武汉、重庆、深圳等规划预研装置。近年来，新兴的第四代衍射极限储存环技术更是把同步辐射光源对各学科研究的支撑能力提升到一个前所未有的高度，已成为世界范围内光源建设的主流。通过减小储存环中电子束的发射度，衍射极限同步辐射的亮度和相干性比第三代光源提升了两至三个数量级；可以在空间、时间、能量等维度形成具有更...

全人体PET/CT是我国自主生产的全世界唯一的两米PET/CT，具有快速、高分辨、高灵敏度、全人体覆盖的疾病诊断利器，同时全人体PET/CT可以实时动态观察放射性药物体内代谢参数，优化放射性药物诊断最近时间及参数成像，促进放射性药物临床转化。本报告还介绍了北京大学肿瘤医院核医学科放射性药物临床转化应用实践。

HUNT是30立方公里的立体探测器阵列，高能天体中微子的探测灵敏度将比国际现有的旗舰装置IceCube的高数十倍。建设周期5年。
科学目标：结合LHAASO对超高能伽马射线的观测，通过对高能中微子的几年数据积累，将一锤定音彻底解决宇宙线起源的百年未解之谜。
战略价值：联合LHAASO，在高能伽马射线和天文中微子的两个信使观测领域占据国际领先地位。并推动我国深海技术的发展和资源探索。

当前，高能物理科学研究正迈入AI4Science时代，人工智能技术成为科学发现的重要推动力。在AI4Science时代，数据的指数级增长以及机器学习、深度学习和大模型等技术的广泛应用，给数据存储系统带来了新的挑战，涉及数据集预处理、大规模训练和推理等方面。本报告旨在结合高能物理科学数据处理的需求，首先介绍当前国内外数据存储技术的现状，随后探讨AI4Science时代存储技术在介质、架构、多云协同和应用模式等方面的新发展。最后，展望了未来的发展趋势并进行总结。

脉冲射线束成像是研究惯性约束聚变等核反应装置性能的核心测量技术之一，测量对象为MeV中子、伽马射线束，时间尺度从ns到μs，空间尺度从亚mm到10cm。报告介绍了研究团队近年来在发展脉冲射线束成像技术、研制成像系统所取得的主要进展，包括：(1) 设计了非对顶双截锥大视场厚针孔和高探测效率环形编码孔；(2) 基于物理改性技术发展了快时间响应大面积图像转换屏，理论分析和实验研究了MeV中子、伽马射线束图像转换屏的基本性能；(3) 系统研究了快响应像增强器的时间选通特性和空间分辨率特性，设计了一种亚ns时间响应可见光像增强器；(4) 基于一种特殊的全局快门驱动时序设计，研发了百ns爆光双帧CMOS相机，拓展了单套成像系统动态范围。报告还对脉冲射线束成像领域中的超快时间分辨、超高空间分辨、高维成像等技术挑战进行了讨论。

在国家安全学科建设大背景下，国家安全学中的核安全是学科交叉的新生事物，国家安全下核安全的定义和范畴需要重新探讨。

加速器质谱（AMS）是测量长寿命核素灵敏度最高的分析技术，报告对AMS的发展历史、结构特点和发展现状进行简要介绍；对中国原子能科学研究院研制的中国第一台AMS装置和近年来自主研发的系列专用AMS装置及其性能进行介绍；对AMS在地质、环境、考古、核物理及天体物理等领域的应用进行介绍。

介绍国内外高能空间天文和空间环境监测等领域中核电子学和核探测技术的应用情况和发展趋势。

我国应用核技术在工业、农业、医药、环境等领域有着广泛的应用，在辐照材料性能改善、辐射加工、辐射基设备、公共卫生、公共安全、环境保护等多个领域正逐步形成产业规模。
数字辐射成像领域取得了许多新进展，拓宽了应用领域，为许多应用场景做了创造性的工作。本报告将详细阐述这些方面。

高纯锗探测器是目前已知能量分辨率最佳的半导体探测器，被广泛应用于核电、环保、国土安全等领域；同时高纯锗晶体还有着极高纯度的特点（纯度可达13个9），使得高纯锗探测器在要求极低本底的基础物理探测实验，如暗物质探测实验中也有着较大范围的应用。
由于高纯锗探测器的高能量分辨率、低能量阈值的特点，因此其对用于探测器信号读出的前端电子学的噪声指标有着非常严格的要求。本文将介绍应用于γ谱仪中P型同轴高纯锗探测器读出的JFET前端电子学方案以及应用于暗物质实验中的P型点电极高纯锗探测器读出的ASIC 电子学方案，分析这两类方案实现低噪声的技术手段，实际达到的噪声水平，并给出这两种电子学读出方案连接高纯锗探测器后的测试情况。本文还将就各类高纯锗探测器中应用到的一些电子学技术做出介绍。

本报告介绍了“低温高密核物质测量谱仪”（简称CEE）的研制进展情况。中高重离子碰撞是实验室中研究致密核物质性质近乎唯一的手段。CEE谱仪目标是研制一台适用于HIRFL-CSR能区的重离子碰撞和质子-重离子碰撞测量的带电粒子磁谱仪，它由大接受度超导二极磁铁、大尺寸时间投影室和高时间分辨的飞行时间探测器等组成。建成后将是我国第一台运行于GeV能区、完全自主研制的大型通用核物理实验装置，用于开展核物质相结构、核物质状态方程、自旋相关三体力和超核等重要科学问题的研究，这对人类认识核物质性质、低能标下的强相互作用具有重大的意义。

X射线像素探测器被广泛应用于先进同步光源实验线站。更高亮度和更高能量的新一代同步辐射光源要求像素探测器读出芯片具备更好的性能指标。基于模拟设计流程的传统设计方法，需要设计者手动搭建芯片的数字电路部分。随着像素读出芯片数字电路越发复杂，像素数量越发增长，这种传统设计方法逐渐无法满足大阵列芯片的信号完整性要求。Digital-on-Top是一种用Verilog语言进行行为级描述，由电路设计软件进行电路综合、自动布局布线等操作，从而完成电路设计目标的设计方法。这种设计方法能够从全局上考虑芯片的信号完整性，有利于设计逻辑更复杂、节点数更多，工艺制程更先进的像素读出芯片。Digital-on-Top方法学能够大大提高大规模像素读出芯片的设计效率和可靠性，是下一代像素读出芯片的关键技术。
本文介绍了将Digital-on-Top方法学应用于单光子计数型像素读出芯片HEPS-BPIX的相关工作。...

为了获取准确的科学数据，X射线天文望远镜需要在地面进行充分的标定研究工作。由于同步辐射等现有光源的机时限制且成本较高，因此地面标定装置以及标定X射线源的研究发展尤为重要。国际上主要的地面标定装置包括德国MPE的X射线标定装置PANTER,美国NASA的X射线标定装置XRCF等。
为了提升X射线天文卫星的地面标定能力，国内研究人员在高能所建立了百米X射线标定装置。在单能X射线标定源的研究测试中，研究人员发现传统的双晶单色器由于结构限制，存在双晶体平行度调试困难、百米准直困难、束流稳定性欠佳等问题。本工作主要围绕解决百米单能X射线现有难点开展，通过调研设计、反复试验，初步完成了双晶单色器结构的优化设计，准直器结构的优化设计，首次实现了高能所百米标定装置单能X射线快速稳定出光，极大缩短了束流调试时间，提升了高能所百米装置的标定能力。经过前期试验研究，目前可以实现能量范围(5.0－20)k...

本文介绍了PandaX-4T液氙探测器的情况，该探测器为圆柱形两相氙时间投影室（TPC），有24根长1185 mm的高反射板PTFE围成，从下到上配有屏蔽网，阴极网，闸门网和阳极网，间隔为100 mm，1185 mm和10 mm，液氙面基本位于闸门网和阳极网的中间，液面高低可通过溢流器来微调。屏蔽网和阳极网接地，阴极网和闸门网分别接负高压电（-5 KV和-16 KV），形成稳定的电场。距离阳极网46 mm的平面上安装有169个3英尺光电倍增管R11410-23，而在屏蔽网的下方6 mm平面上安装有199个3英尺光电倍增管R11410-23，并在场笼外上下安装了2圈1英尺光电倍增管R8520，共计105个，作为反符合光电倍增管来压制本底。探测器里的闪烁光S1和延迟电致发光S2（正比于电离电子进入气氙的数量），将被这些光电倍增管收集测量。为了抑制周围本底信号，探测器室放置在直径10...

Shashlyk型电磁量能器是一种抽样型电磁量能器，由多层铅片和塑料闪烁体堆叠而成，而多根波长位移光纤均匀贯穿整个量能器，收集闪烁体的发光并传输到同一个光电读出器件。SoLID（Solenoidal Large Intensity...

辐射源搜寻在核相关领域的应用具有重要的意义，是核技术与公共安全智能化、自动化应用的典型方案。目前地面上的智能移动平台的辐射源搜寻技术研究集中于采用轮式和履带式机器人搭载剂量仪的方案，只能在较为平坦单一路面上实现辐射巡检，且受到剂量仪无法快速定向放射源的限制，这些方案的环境适应性和效率有待改进。本文基于灵活度更高的机器狗平台，搭载了自研阵列式定向探测器，设计了集成运动控制、探测器数据处理与分析的上位机软件，完成了高灵活度、高效率的一体化辐射源搜寻技术研究。其中，机器狗采用了稳定性高、轻量化的宇树机器狗，能够适应崎岖断面等复杂地形，可自主在室内场所开展多楼层巡检，有效提高巡检平台的灵活性和环境适应性。阵列式定向探测器主要由4块CsI(Tl)闪烁晶体组成，具备10keV-3MeV范围内的单点源空间半球定向能力，提高了搜寻的效率和实时性。上位机软件实现了实时高清视频传输、平台控制和搜寻结果展...

多能计数型前端读出专用集成电路（简称ASIC）是高能物理实验、核物理实验、光子科学实验等领域半导体探测器系统的核心电子器件。匹配硅-PIN、硅微条、硅像素和碲锌镉（CZT）等半导体辐射探测器的计数型前端读出ASIC具有低噪声、抗辐射、高速率等特点，是近期研究的热点。由于同时集成低噪声模拟前端和高速数字电路，设计这类ASIC芯片具有很大挑战。本报告主要内容包括：1）研究背景及需求分析，将从X射线成像和个人剂量仪等应用分析对低噪声计数型ASIC的需求；2）计数型前端读出集成电路国内外进展及技术动态，介绍该领域国内外ASIC的进展、主要性能指标和技术发展趋势；3）计数型前端读出ASIC低噪声设计，将重点介绍室温下等效噪声电荷优于30e-(rms)的噪声模型和低噪声设计方法；4）低噪声计数型前端读出ASIC研制实践及应用，将介绍西北工业大学在面向个人剂量仪、X射线衍射仪和彩色CT等应用的AS...

目前已经成功发射三颗GECAM（Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor）系列卫星，称为GECAM-A/B/C，采用了LaBr3(Ce)、LaBr3(Ce,Sr)和NaI(Tl)三种晶体。GECAM-D，又称Gamma-ray Transient...

高能同步辐射光源(High Energy Photon Source, HEPS)是中国正在建设的首台第四代同步辐射光源，项目建成后将成为世界上亮度最高的同步辐射光源之一。基于此， 正在自主研发HEPS-BPIX 6M 探测器。它是HEPS自研探测器的第四代样机，由40个模块组成，单模块尺寸为3.6 x 8.1cm，探测器具有约六百万像素点，最高帧频率高达1kHz。该探测器具有双阈值数据读出、读出时间快、探测面积广、像素规模大、帧刷新频率高等特点，带来了极高的数据读出带宽，对数据获取系统的读出和实时在线处理性能提出了挑战。本文面向HEPS-BPIX...

X射线偏振是研究天体物理的重要工具，是除了光谱、时变、成像外的第四维度，通过它来研究天体物理学中一些重要的问题，比如中子星、伽马暴、黑洞等天体的磁场类型、辐射机制、结构演化等问题。宇宙X射线偏振探测器（Cosmic X-ray Polarimeter Detector，CXPD）是一个卫星载荷工作在550km高度的太空中，其主要由气体像素探测器（Gas Pixel Detector，GPD）和电子学组成。
CXPD电子学固件用于完成载荷在轨功能，包括科学数据采集、数据压缩、数据存储、与卫星平台的通信、载荷控制与监测、星上固件更新设计。GPD原始数据以图像帧为单位，固件使用流水线的方式实现图像帧的零压缩、腐蚀算法筛选与压缩前后帧输出，将在轨数据量由675GB/天压缩至0.154GB/天，压缩率为0.023%。载荷使用嵌入式多媒体卡（Embedded Multimedia...

欧洲核子中心大型强子对撞机上LHCb 实验升级II是为LHC第四次长期停机所提出的探测器升级计划，此次升级后的探测器将工作在前所未有的最高达1.5\times{10}^{34}...

本文针对0.3毫米厚工程性聚碳酸酯薄膜（高透明PC耐力板）在高剂量辐射光致发光领域的剂量学特性进行了研究，在剂量动态范围0~600...

大型强子对撞机升级后亮度将提高一个量级，为此，ATLAS合作组将采用领域内最前沿的硅探测器和电子学技术，建造全硅径迹探测器（Inner Tracker, ITk）。ITk项目组于2014年正式成立，作为首批单位，中国组加入外层硅微条径迹探测器升级项目，并且开展前端读出电子学芯片设计、探测器模块原型样机的设计与建造等工作。
高能粒子注入芯片将引起电子器件的位翻转等单粒子效应（Single Event Effect），为了在严苛的辐照环境下长期稳定工作，前端读出芯片ABCStar V1采用了三模冗余设计等技术来缓解单粒子效应的影响，提高系统抗辐照性能。为了验证芯片设计的辐射防护机制，我们将芯片暴露于高强度粒子束下，同时检测观察到的SEU来测量单粒子翻转的横截面。本次报告将介绍在中国散裂中子源CSNS的质子束流平台上， 通过单芯片测试系统研究ABCStar...

AMS是唯一在太空运行的精密磁谱仪，能对暗物质本质等重大问题做出不可替代的贡献。基于其高产出物理成果和潜力，美国能源部决定支持AMS运行至2030年并进行探测器升级。
AMS探测器升级是将背对背组装的两层有效面积总8㎡的硅探测器放置于谱仪的上方。其基本组成单元是三种不同规格的探测器模块，它们分别由1×8、1×10和1×12阵列的硅传感器芯片与电子学读出板组成，如下图所示为升级探测器（图1）和探测器模块的示意图（图2）。高能所承担全部模块的生产研制任务。
年度进展如下：
1）完成硅传感器的设计
传感器芯片尺寸为11 cm × 8cm，采用n型硅单面AC耦合读出方式，读出条中心间距为109μm，截面如图3所示。
2）完成ASIC芯片的辐照性能研究
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摘要：在高能物理领域，通常采用阵列式硅探测器确定粒子的径迹。近年来，随着半导体工艺的发展，探测器和读出电路集成到单片晶圆上的CMOS硅探测器的趋势日益显著。本论文将阐述单片high voltageCMOS硅径迹探测器读出芯片的具体设计。芯片采用HVCMOS 55nm工艺制程，以deep n-well作为电荷收集极，对p型衬底施加负向高压，粒子击中产生的电离电荷主要以漂移的方式快速地进入deep n-well，相比于采用标准CMOS工艺的MAPS（Monolithic Active Pixel Sensor）芯片，提高了电荷收集的速度。
电路设计目标是在满足所需指标的前提下，通过优化设计提高信噪比，减小芯片整体功耗和版图面积，并降低像素间的不一致性。单个像素读出电路也放置在deep...

硅微条探测器因其能量分辨率高，响应时间短，响应线性范围宽等优点，广泛应用于天体物理，核医学和宇宙线等领域。但硅微条探测器产生的核脉冲信号微弱，且具有大量信号通道数，通常采用以电荷测量ASIC芯片为主的电子学读出系统。但是ASIC芯片作为电荷测量专用芯片，具有一定的研发周期且采购不易，因此本文设计了多通道紧凑型的波形采集模块以替代ASIC芯片。
本文基于多通道模拟前端芯片来显著简化硬件电路规模，而数字化后的波形在FPGA中灵活的开展信号处理算法。其中单个模拟前端芯片为通用芯片，具有8个独立通道。单个通道包含程控增益放大器、低通滤波器、高速ADC等，在较低的功耗下可实现12-Bits和65MSPS的波形采集。模块整体支持32通道的差分信号输入，具有7×5cm的紧凑型结构以及集成GD32以实现灵活的通信方式；信号处理流程为波形数字化后，由FPGA甄别其脉冲幅值，判定探测器是否产生脉冲信号...

本文工作针对正电子湮没探测系统设计了一套指令集，用于上位机和基于FPGA的多普勒展宽谱仪数字处理子系统之间的控制与交互。FPGA子系统能够实时分析处理双通道探测器的脉冲信号，并将计算结果发送至上位机用于单能谱与二维符合谱的生成。上位机与FPGA子系统使用网口连接，依靠指令集，不需要单片机即可实现通讯与控制，极大降低了系统复杂度的同时，提高了系统的性能。指令集由32位宽的二进制串编码而成，同时加入了海明纠错码用于降低通讯过程中可能出现的指令传输错误。指令集实现的功能包括对滤波参数的实时修改，实时波形上传，实时参数上传，收集通道切换等。FPGA中的控制器模块实现了对指令集的解析，以及对谱仪数据传输的控制，控制器通过向各个受控模块发出控制信号以实现相应的指令功能，同时，在没有指令下达的时候还将自主维护数据缓冲区，将数据及时发送至上位机。控制器模块仅占用极少量资源，但拥有优异的性能与良好的可...

脉冲辐射场物理诊断是流体动力学、激光及Z箍缩等高能密度物理研究的重要手段。通过高能射线透视研究目标成像或对自发脉冲辐射场强度时空分布进行测量，获取目标变化过程和特征规律的动态图像，用于检验理论设计模型等，是脉冲辐射场物理诊断的基本方法之一。精细化的脉冲辐射场图像诊断需要具有高时间分辨的多幅图像获取能力的成像设备，以记录高速物理现象的全过程图像。针对超高速物理过程精细图像诊断难题，开展了单台多幅图像获取ICMOS成像系统设计技术研究工作。本文介绍了实现单台多幅图像获取ICMOS相机的关键技术，包括CMOS图像传感器超快图像获取技术、纳秒级时间精度同步与触发技术、图像校正与处理等技术；本文给出了多画幅相机的总体结构与原理图，介绍了该ICMOS相机的基本硬件组成，研制了单台获取2幅以上图像的ICMOS样机。利用研制的多画幅ICMOS相机，开展了轻气炮弹丸超高速飞行过程图像诊断实验。实验中，...

为充分发掘大型强子对撞机的味物理研究潜力，LHCb探测器将在2032年后进行亮度升级，现有上游径迹探测器UT需升级为颗粒度更高、抗辐照性能更强的像素型探测器。高压CMOS技术集成传感器和前端电子学，具有良好内禀抗辐照性能，本文介绍基于高压CMOS的UT升级系统方案。在该方案基础上对探测器进行初步数字建模，物质量扫描的初步结果与现有UT相当，为下一步减少物质量、优化设计提供了依据。针对系统的关键参数，如层数和几何接收度开展初步模拟研究。根据现有ATLASPix芯片指标设计了升级后的前端读出系统。同时开展基于55nm工艺的高压CMOS技术探索。

高纯低本底氮气在低本底实验中有重要作用，对氮气的放射性氡本底纯化技术和低本底氡测量方法进行研究非常重要。在江门中微子实验（Jiangmen Underground Neutrino Observatory,JUNO）中，需要氡本底低于$10uBq/m^3$高纯氮气，将用于液闪不锈钢管路吹扫清洁以及液闪纯化设备、中心探测器的覆盖保护，同时液闪纯化的气体剥离系统也将使用高纯氮气剥离液闪中的氡，氪等放射性气体杂质。本实验利用低温物理吸附技术，对氮气中的氡进行纯化，构建了一套产气速率$100Nm^3/h$的氮气纯化装置。同时，利用静电收集结合低温富集法构建一套氡测量装置，测量了普通氮气和纯化氮气的氡，结果表明，纯化系统连续运行10天后，仍可以将氡本底为$37.54±1.98uBq/m^3$的氮气降低至小于$10uBq/m^3$,能满足江门中微子实验的需求。

随着许多大型高能物理实验的推进，需要处理和分析的数据量显著增加，对计算资源的需求飞速增长。例如高海拔宇宙线观测站（LHAASO），它是一个复合型阵列，主要由平方公里阵列（KM2A）、水切伦科夫探测器阵列（WCDA）和广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）这三个子阵列组成。自2020年实验开始运行以来，它们的模拟作业一直在Intel X86集群上运行，由于CPU资源有限，仅生产了第一阶段计划数据的一部分。因此有必要探索新的并拓展现有的计算服务设备。2021年，在中国广东省东莞市建成了包含10k CPU核心的ARM计算集群，我们在此之上构建了一个基于ARM架构的应用程序生态系统，以支持高能物理离线数据处理。我们的主要工作包括：将基于KM2A、WCDA和WFCTA实验的离线软件移植到ARM机器上运行，在ARM集群中制定数据传输和作业调度策略，并评估在Intel...

塑料闪烁光纤探测器由闪烁光纤和光电转换器件组成，可实现对带电粒子位置的精确测量。随着闪烁光纤工艺和硅光倍增器(Silicon photomultipliers, SiPM)的发展，基于一维SiPM...

HGTD高颗粒度时间探测器项目是欧洲大型强子对撞机高亮度II期升级（LHC Phase-II）的一部分。该项目是利用高精度的时间信息来区分空间上距离较近的对撞事例，大幅降低高亮度对撞环境中大量的多事例对撞堆积效应（pile-up）的影响。时间分辨率优于 35ps 的低增益雪崩探测器 (LGAD) 已被选为 HGTD 项目的探测器，被有多家机构进行研发。LGAD探测器的一个重要性能要求是抗辐照特性，器件需要在 2.5e15neq/cm2 辐照后可在低于 800V 的工作电压下收集多于4fC的电荷。由中科院高能物理研究所设计，在微电子所8寸工艺线流片的LGAD探测器的性能满足ATLAS...

为了研究成都市某地区大气环境中 PM2.5中重金属的污染特征及其健康风险，于2020年7月1日—2021年6月30日采集了成都市某地区共156个大气 PM2.5样品，利用波长色散 X 射线荧光光谱法分析样品中的 Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Fe、Ti、K、As 和 Pb 等10种重金属元素的质量浓度；用富集因子法、主成分分析法对重金属的来源进行解析;用生态风险指数法和美国 EPA 暴露模型的健康风险评价法分别对重金属元素的潜在生态风险、不同人群（成年男性、成年女性和儿童）的健康风险进行评估。结果表明：富集因子(enrichment factor，EF)值较高的金属为 Cr、Ni、Cu 和 Pb，其中 Ni的富集因子值最高，为38.3;成都市某地区金属元素的来源主要为地壳源、冶金尘源、生物质燃烧源、垃圾焚烧源、燃煤源、道路移动源和燃料燃烧源；Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As 和...

现有核辐射测量电路多基于PCB板级工艺实现，其集成度较低、信号损耗较大、易受环境干扰，因此无法在复杂辐射场中实现高精度测量。针对该问题，国外Amptek、Kromek、Cremat等科研机构和公司研发了采用薄厚模混合集成电路工艺的核辐射探测专用芯片，以提升复杂环境下电路的性能，而国内在该领域的研究相对滞后，成熟的芯片产品鲜有报道。
据此，本文开展了核辐射测量专用厚膜集成电路的研究，分别实现了探测器信号前置放大、滤波成形、基线恢复、峰值保持等核心单元厚膜集成电路的研制。上述专用集成电路采用成膜技术与表贴技术相结合的方式，在氧化铝陶瓷基板上实现电阻、电容、有源器件、导线的生长与互连，具有集成度高、寄生效应小、耐辐照、抗干扰等优点。实验测得，该专用集成电路与国外A111、A275、PH300等同类型芯片性能相当，输出信号信噪比、动态范围、时间响应特性等部分指标优于国外产品。
最后，基于...

因为高探测效率、优异的三维位置分辨率以及具备高时间分辨潜力，连续晶体探测器受到广泛关注。 漫长且繁琐的位置标定过程是限制连续晶体探测器发展和应用的关键瓶颈之一。 在这项工作中，我们研究了卷积神经网络(CNN)在连续晶体探测器位置定位中的应用。分别搭建了基于TOFPET2 ASIC的连续晶体探测器实验平台和基于GEANT4的蒙特卡洛模拟模型。LYSO晶体尺寸为26 mm ×26 mm ×20 mm, 为减少内部反射晶体的五面被涂黑。 采用的硅光电倍增管(SiPM)阵列为8×8 MicroFJ-30035。 在模拟中考虑了非理想的硅光电倍增管、ASIC的电子学噪声和能量阈值，晶体表面涂黑的全反射模型。非理想SiPM模型包括了探测效率(PDE≤50%)、暗计数率(DRC=150Hz/mm2)、串扰(25%)和后脉冲(5%)。...

上海硬X射线自由电子激光装置（Shanghai high repetition rate XFEL and extreme light facility,...

近年来高能物理领域对味物理、Z物理和Higgs物理需求的提高，CEPC和FCCee概念设计中对撞亮度也不断提高，达到$10^{34}cm^{-2}s^{-1}$。因此，对主径迹探测器的位置分辨、计数率和粒子鉴别能力（dE/dx）等性能均提出了更高需求，在“米级”长径迹上位置分辨需要达到$\sim100\mu m$，粒子鉴别分辨好于3%。具有低物质量、高占空比、三维高精度长径迹重建和良好粒子鉴别能力的像素型时间投影室技术（Pixelated TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC的重要技术研发方向。传统大尺寸Pad型读出采用毫米级（如：$1mm\times6mm$），像素型读出单元则采用亚毫米级（如：$55\mu m \times 55\mu m$），结合Cluster...

Various technological options of high granularity calorimetry are being explored and developed within the CALICE collaboration for future collider experiments, including the Circular Electron Positron Collider (CEPC). Two CALICE technological prototypes of scintillator-based calorimeter have been developed for the CEPC to address major challenges of system integration and to demonstrate the...

Topmetal电荷传感器的工作原理是将芯片最顶层的部分金属块裸露出来，漂移到该金属块上的正或负电荷可不经过雪崩直接被收集，经后续电路处理后读出。本文介绍了一款基于Topmetal传感器研发的电荷收集芯片Topmetal-S，以及利用该芯片搭建的小型时间投影室（TPC）原型机。该芯片基于国产华虹宏力（GSMC）130 nm CMOS工艺，主要包含一个正六边形电荷收集电极、电荷灵敏前置放大器（CSA）和为CSA提供偏置的数字模拟转换器。其中，CSA的核心运放为单端折叠共源共栅结构，具有六个可调整的偏置电压。为抑制闪烁噪声，输入管采用了PMOS管并优化了尺寸。
电荷收集电极周围有一圈保护环用于聚焦。保护环与电极之间形成的保护环电容用于给CSA输入端注入周期脉冲信号。通过与已知电容构建的电桥平衡，测得的保护环电容（输入电容）值为250 fF，芯片的等效噪声电荷为110...

快速、高效的核素识别技术在辐射安全监控、环境辐射监测以及核事故处理等领域起着重要作用。传统的序贯贝叶斯算法同时应用到了粒子事件的能谱信息和时间信息，对处理器以及硬件定时电路的性能有一定的要求，难以适用在低功耗低性能的微处理器上。本文提出了一种基于能谱的贝叶斯核素识别算法，与传统的序贯贝叶斯算法相比，该算法舍弃了光子序列的时间信息，优化了决策流程。本算法利用核素库数据以及探测器能量分辨率性能构建出先验模型，以计数率作为筛选条件，输入能谱得到后验结果，根据先验模型和后验结果更新决策函数，实现核素识别功能。本文根据自研的CeBr3探测器以及进口的高能量分辨率CdZnTe探测器搭建了核素识别实验平台，分别开展了算法验证实验以及性能研究实验。固定放射源实验结果表明两种探测器在1s内对四种放射源的检出率大于0.75，验证了本算法的可行性。性能研究实验主要研究了窗宽、峰位和能量分辨率对算法的性能影...

穿越辐射探测器（TRD）是具有高探测能区，可精确测量宇宙线电子能谱的高能宇宙辐射探测设施（HERD）五个子探测器中的一个，用于TeV能量区与量能器（CALO）进行能量交叉校准。我们使用欧洲核子研究中心（CERN）和德国电子同步加速器（DESY）的电子束流对TRD原型样机进行了实验测试，观察到显著的穿越辐射信号，并且使用各种规则辐射体测量了穿越辐射光子的产量。基于束流测试数据，我们构建了一个蒙特卡罗（MC）模型，用于优化TRD设计。使用MC模型，对TRD的在轨能量校准性能进行了估计，预计在3个月内精度为10%。报告将讨论TRD载荷的意义、TRD单元的设计优化，TRD的原理样机的设计、TRD原理样机的性能，束流测试结果，以及目前闭气式TRD工程样机的设计。

为了满足碲锌镉等半导体辐射探测器的应用需求，设计了一种大动态范围、低噪声、具备通道地址编码功能的32通道前端读出ASIC芯片。每个通道由电荷灵敏放大器CSA、慢/快成形器、峰值检测保持电路、甄别器组成。CSA的反馈电容可调来提供不同增益和线性范围。慢成形器的达峰时间可调以实现较优噪声性能。为了提高芯片读出速度节省芯片管脚，每个通道均内置快速通道地址编码器，全芯片采用事件触发读出方式。当某通道被粒子击中时，只输出该通道的能量和地址。
前端读出模拟电路可由内置LDO电路提供电源，提高了电源噪声抑制能力。为了提高动态范围，设计了一种基于差分放大器和MOS电阻的4阶慢成形器。基准电压由内置bandgap电路提供，将基线钳位在电源和地之间的中间电位。因此，可以支持正向/负向电荷信号的放大，也可对探测器的泄露电流进行补偿。电阻采用栅极接地的PMOS管实现降低芯片面积并提高线性范围。末级成形器采...

基于分布式缓存的在线计算框架，可实现实时数据处理，降低DAQ软件与在线算法的耦合，能够在不影响实验运行的情况下新增或升级在线数据处理算法。该框架为用户提供类文件的数据访问接口，更符合离线分析用户的习惯。

高海拔宇宙线观测站（LHAASO）采用无全局硬件触发的实验方案，DAQ和触发软件采用传统的流计算方案。2021年，LHAASO建设完成并开始全阵列科学运行。2023年，LHAASO DAQ系统初步实现基于分布式内存缓存的在线计算方案，对部分在线计算软件进行了升级，并基于该框架完成了两种新增触发算法的开发、调试和运行工作。
通讯作者：张航畅，高能物理研究所，15938638566，zhanghc@ihep.ac.cn

中子源是开展先进核能研发与核技术交叉应用研究的重要实验平台。凤麟核团队攻克强流高能稳态中子产生、中子能谱精准调控等技术，自主设计研发了HINEG系列强流稳态中子源科学装置，服务先进核能、航空航天、医药健康、勘探检测等领域。HINEG系列强流稳态中子源科学装置主要包括HINEG-I、HINEG-II、HINEG-III。其中，大型强流氘氚中子源HINEG-I 已完成建设并稳定运行，氘氚中子源强达到6.4×1012 n/s，并实现与铅基堆中子物理实验装置耦合运行。正在建设超高流强稳态氘氚中子源HINEG-IIa和回旋加速器调制谱稳态中子源HINEG-IIb，中子源强1013 -1015 n/s，目前已完成工程设计正在建造安装，可服务于中子治疗、同位素生产、材料辐照、先进核能技术验证等。HINEG-III是超高通量调制谱稳态中子源大科学装置，中子源强为1017-1018...

在高能粒子物理对撞实验中，量能器是最重要的子探测器之一。近年来，硅光电倍增管（SiPM）作为量能器前端读出传感器的研究引起了人们的广泛关注。在粒子探测中，由于入射粒子的能量是不确定的，因此前端探测器SiPM输出的脉冲信号的幅度变化范围高达三个数量级。传统的探测方法为前端电路采用两路不同增益大小的支路同时进行读出，增加了读出电路的功耗和成本。另一种方法是片外调整增益，这不利于实际应用，响应速度慢。为了节省探测器的功耗和成本，本文提出并设计了一种采用自动增益控制（AGC）的前端电路，该结构可实现160fC到160pC的输入动态范围，片上仅需一个读出支路和一次测量。该芯片设计使用了国内GSMC 0.13μm CMOS工艺。AGC前端电路由可变增益放大器（VGA）、偏置电路、延迟块和增益控制电路组成。后仿真结果表明，VGA的增益动态范围为-6.6 dB至19.8...

超级τ-粲装置（STCF）是中国粒子物理学界提出的一种工作在2~7GeV质心能量下的电子-正电子对撞机。它将为探索τ-粲物理、奇特强子态和超出标准模型的物理提供一个平台。对于该装置，在整个动量范围内进行粒子鉴别（PID）是至关重要的。STCF的PID系统位于电磁量能器和主漂移室之间，并专注于高动量的带电强子，从约0.7GeV/c到2GeV/c。环形成像切伦科夫（RICH）探测器是可以在圆筒区域满足这些要求的技术之一。

本研究给出了RICH探测器的结构设计，研究了RICH探测器的预期性能。其将使用全氟己烷作为切伦科夫辐射体，碘化铯作为光阴极；并使Micro-Megas联合AGET电子学进行信号读出。通过Geant4模拟给出的结果显示该设计下RICH重建方法可以满足STCF对于强子PID的要求。为进一步验证该设计方案的性能，现在我们正在推进原理样机的制作，并即将开展束流实验测试。

偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（PFA）是增强型X射线时变和偏振探测（eXTP）空间天文台的四种载荷之一，由四个偏振测量X射线聚焦望远镜（PFT）组成。每个PFT采用气体像素探测器（GPD），对2-8...

2012年，欧洲核子研究中心（CERN）的ATLAS和CMS实验成功探测到了希格斯玻色子（Higgs...

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正电子湮没谱学研究空位型缺陷是基于湮没辐射所带出的电子密度和电子动量密度的信息。湮没辐射多普勒展宽谱的低动量部分对应于正电子与传导电子或价电子湮没的动量信息，而高动量部分则主要反映了核心电子的动量分布信息。符合多普勒展宽谱技术利用两个HPGe 探测器，通过2 湮没光子的探测，并进行时间和能量符合，有效消除电荷收集不全和脉冲堆积效应，极大地提高其能量探测精度，实现对核心电子动量分布信息的捕获。
本工作具体包括原理设计、硬件电路设计、嵌入式软件开发、上位机软件开发，系统测试。HPGe 探测器信号通过程控放大器放大后直接由高速ADC 采样，在FPGA 中进行数字信号处理，再通过千兆网卡与上位通讯。硬件采用了80M、16Bit 模数转换芯片AD9269，保证了系统的速度和精度。FPGA 选择了Altera 公司的Cyclone III 的EP3C40Q240C8...

暗光子(Dark Photon)被认为是Light Dark Matter...

波形数字化技术，是将入射粒子在探测器上产生的信号波形直接数字化采集与处理，可以获得信号的全部物理信息，从而能够进行精确的科学分析，数字化仪是实现波形数字化技术的设备载体。
8通道、250 MSPS、14-bit桌面式数字化仪是一款可以实现各类粒子辐射特征信号的探测、获取、处理、存储和显示等功能的核电子学设备，具有全波形采样、能谱测量、计数、数字滤波（滑动平均、低通滤波、梯形滤波）、8通道逻辑与或、时间戳、抗堆积、n/γ甄别等8种常用固件算法，可提供二进制数和十进制数的存储文件，支持二次开发和数据处理。研制的数字化仪模拟输入带宽（-3 dB）为100 MHz（DC耦合），满量程输入电平2 Vpp（-1V~1V），最大存储事例数5.12 MS/ch，最大存储时长16...

高功率质子束轰击重金属靶，利用散裂反应的原理可以高效率地产生宽能段的脉冲中子束，对于核科学、材料科学、能源与环境科学等领域有着重要的意义。在散裂中子源和加速器驱动的次临界系统中都使用高功率加速器对质子束进行加速产生高功率质子束，为确保大科学装置的稳定运行，需要对高功率质子束的功率密度分布进行测量和控制。本课题的主要研究内容是研制一套基于像素型碲锌镉探测器的高功率质子束斑成像系统，并对其中的关键技术进行研究，利用次级粒子成像完成对高功率质子束斑的功率密度进行重建。质子束轰击重金属靶后，会产生大量次级伽马射线，利用小孔成像原理，对次级伽马射线通过小孔准直，通过相应算法在远离靶站处可以重建靶表面出射伽马射线分布的倒像，间接地测量质子束的性质，避免了直接测量高功率质子束对测量系统的损伤。采用256像素碲锌镉（CZT）探测器，基于分立元件设计一套读出电子学系统进行原理验证，该系统工作正常，像素...

DarkSHINE暗光计划是用于探测轻暗物质粒子（LDM）的实验装置，其依托上海硬X射线自由电子激光（SHINE），预计采用能量8GeV，重复频率高达1~10 MHz的单电子束流打靶，并通过测量反冲电子能量损失的方法探测暗光子，DarkSHINE探测器对质量在MeV级别的暗光子具有非常高的灵敏度。DarkSHINE中电磁量能器的主要作用是测量反冲电子的能量，由于采用高频高能量的粒子束流，整个探测器的中心区域将面临非常高的辐射本底，并且探测器读出单元的响应时间应该足够快以减少事例堆积效应。DarkSHINE提出了一种全吸收型LYSO晶体电磁量能器方案，...

我国高能物理学家提出环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider，CEPC）方案用于充分研究希格斯（Higgs）粒子的性质和相互作用，进而对粒子物理标准模型进行全面、细致的验证，并以此来揭示标准模型背后的物理规律。CEPC的物理目标要求其顶点探测器具备超高空间分辨率、低物质量和抗辐照性质，针对这一需求，课题组开展了CMOS像素探测器芯片和硅像素探测器原型机的研制工作。
数据获取系统（Data Acquisition...

环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider， CEPC）是很有前景的下一代正负电子对撞机候选者，它可以提供高精度、高统计量的数据，用来精确测量希格斯玻色子和 W、 Z...

Low-radioactive material screening is becoming essential for rare event search experiments, such as neutrinoless double beta decay and dark matter searches in underground laboratories. A gaseous time projection chamber (TPC) can be used for such purposes with large active areas and high efficiency. A gaseous TPC with a Micromegas readout plane of approximately 20 × 20 cm$^2$ is successfully...

PandaX实验是我国主导的采用气液两相氙时间投影室技术的暗物质直接探测实验。过去的PandaX第一期，第二期，和正在运行的PandaX-4T实验均采用光电管来收集探测器中的闪烁光信号。几个实验也都采用波形数字化技术来采集光电管的脉冲信号。PandaX电子学团队近年来研制了一款8个通道, 采样率500MS/s的波形数字化插件。该插件支持单通道自触发和外部触发两种数据采集模式。自研的波形采集电子学系统和在线全局触发系统已于2022年部署在PandaX-4T实验现场。本报告将介绍PandaX暗物质实验电子学的发展，最新结果以及展望。

为了在地面更好地开展大气中子单粒子效应实验研究，依托散裂中子源建立了一系列大气中子能谱模拟束线，这些束线站距离散裂靶较近，利用中子飞行时间法测量快中子能量的不确定度较大。设计了基于金硅面垒的多重符合反冲质子望远镜系统，并在英国散裂中子源ISIS的ROTAX束线上开展了探测器测试。基于ΔE-E技术对相邻的两个硅探测器开展符合分析以挑选反冲质子事例数，并基于穿透每个硅探测器的不同带电粒子开展能量刻度，获得了良好的线性响应关系。通过对质子束流强进行归一化处理，获得有无聚乙烯转换靶的反冲质子谱，并利用Geant4计算的反冲质子望远镜系统响应函数，得到了20-40 MeV能区的快中子能谱。该谱仪适应高中子通量和强本底干扰测量环境，为相关谱仪上的快中子能谱测量提供了技术支持。

高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO) 目前已经观测到近三十个超高能伽马射线源，其中有十几个源的辐射超过100 TeV。但是由于LHAASO较弱的空间分辨率不能明确区分各个天体对伽马辐射的贡献多少，也就无法确定与这些辐射相对应的起源天体。因此需要研制大型超高能伽马源立体跟踪观测设备(Large Array of imaging atmospheric Cherenkov...

近年来国际高能物理研究领域，对主径迹探测提出了更高的物理需求，在各自的基准探测器概念设计中，时间投影室（TPC, Time Projection Chamber）均为主要径迹探测器重要选项。本研究小组近年开展了一系列时间投影室探测器原型机和关键技术研发，其一为基于266 nm 紫外激光模拟产生特定长度径迹，集成在时间投影室原型机中，研究其物理性能。另一方面为在全有效面积内产生足量、均匀分布的原初电子，研究高对撞亮度条件下时间投影室工作腔体内电子密度分布影响。均深入理解了紫外光物理机制，为TPC径迹探测实验研究积累丰富经验。

通过对紫外光与探测器腔体内工作气体的空间作用机制的研究，发现不同功率的紫外光可以通过两种不同作用机制产生原初电子：光电效应（<10 $\mu J/cm^{2}$）和双光子电离（>10 $\mu...

自研了具备热中子、快中子及伽马射线甄别能力的掺硼塑闪，搭建了探测系统；采用137Cs 、22Na 放射源对自研掺硼塑闪进行能量刻度，实现γ射线能量标定和相对光产额测试；采用241Am-Be中子源，测试了自研掺硼塑闪与商用掺硼塑闪EJ-254的n-γ甄别效果，给出了不同能区的品质因子(Figure Of Merit, FOM)、及热中子探测效率；结果表明，同尺寸自研掺硼塑闪与EJ-254相比，自研掺硼塑闪具有更高的FOM值，能够更好的甄别热中子、快中子和伽马射线。该自研掺硼闪烁体在中子探测领域具有重要应用前景。

塑料闪烁光纤探测器由闪烁光纤和光电转换器件组成，可实现对带电粒子位置和时间信息的精确测量。相较于传统塑料闪烁体探测器，塑闪光纤具有更高的颗粒度，可以提供更好的位置探测能力。随着光纤工艺和具备单光子探测能力的硅光电倍增器(Silicon photomultipliers, SiPM)的发展，基于SiPM...

激光惯性约束核聚变（ICF）内爆靶丸成像需要小至5-10μm空间分辨率的中子成像系统，目前的中子成像系统的空间分辨主要受制于中子探测器的位置分辨率。抑制光串扰、提升光探测效率是实现微米分辨率的关键。为了充分理解影响探测器性能的各因素，研究了毛细管孔径尺寸、淬灭效应、阈值、光收集效率、中子多次散射等因素的影响程度。确定了20微米的毛细管是比较合适的孔径，大于40微米毛细管难以识别布拉格峰；对常规的玻璃毛细管和EJ309闪烁液组成的毛细管阵列，光收集效率5%时，阈值不应大约5个光子。基于模拟数据，我们开发了新的重建算法，中子定位准确度和动态范围相比其他算法得到极大提升。同时，我们探索了毛细管阵列探测器的制作过程，开发了物理封装方法以避免在毛细管两端的气泡。通过对粗毛细管外镀膜，验证了外镀膜的对抑制光串扰、提升光探测效率方面的优势，另一种抑制毛细管间光串扰的方法是在毛细管拉制时添加吸光材料...

精确的中子核反应数据对核天体物理大爆炸核合成模型研究、新一代快堆和加速器驱动嬗变研究装置等核工程、新一代半导体抗辐照设计及中子治疗等领域都具有重要意义。针对中子核数据测量的重大需求，自2019年起，核探测与核电子学国家重点实验室高能物理研究所分部（散裂中子源科学中心）与科大分部开展合作，启动了“多用途时间投影室探测器（MTPC）”项目。该MTPC不仅能用于中子核数据测量，还具有裂变产物测量、中子共振照相、中子束斑测量等多种功能。散裂中子源科学中心樊瑞睿团队负责原型MTPC的物理设计、系统集成、束流实验方案设计和组织实施，以及数据获取软件开发、物理数据分析等；作者所在的中科大团队负责读出电子学系统的设计和研制，以及Micromegas核心探测器模块的研制。历时数年，双方合作研制了1519路原型系统，并在Back-n束线上稳定取数，目前已发表了多篇硬件研制和物理成果论文。下一步计划开展原...

正在建设中的硬X射线自由电子激光装置（SHINE）是国家重大科技基础设施，位于上海张江科学城，埋深29米，总长约3公里，包括1台电子能量8GeV的超导直线加速器，3条波荡器线，3条光学束线，1个100PW超强超短激光系统，以及首批10个实验站。装置提供的光子能量范围覆盖0.4-25...

中微子相干散射的反应截面比反β衰变大几十到几百倍，将是研究中微子性质与核物理的有效方法，对非标准中微子相互作用、中微子电磁性质、弱混合角的约束以及原子核结构的研究都具有重要意义。但由于相干散射过程中只有亚keV至几十keV量级的能量传递，这就对探测器的阈值和本底提出了巨大挑战。
为此我们设计了一个探测方案，在低温环境下采用CsI作为发光晶体，SiPM阵列作为光电读出器件，通过双端符合读出的方法对相干散射信号进行探测，在外部加以伽马、中子屏蔽层，可以实现对单光电子量级信号的探测。硅光电倍增管(SiPM)...

基于中国散裂中子源的白光中子束线是我国主要的核数据测量装置。从2018年运行以来，已经完成50余个核素核数据测量，包括$^{235}$U、$^{232}$Th、$^{6}$Li、$^{10}$B等截面数据，并受国际原子能机构邀请在标准截面委员会会议进行报告。2019年起合作组发展多用途时间投影室探测器，其主要用途在于测量中子与带电粒子出射截面、裂变截面和中子成像方面。多用途时间投影室采用基于热熔胶工艺Micromegas探测器作为放大区，电子学采用1519路通道分立器件制作的高动态范围，DAQ采用基于JSROOT设计，可以在线重建入射粒子径迹。目前多用途时间投影室已经与2023年初投入使用，进行了$^{6}$Li(n, lcp)测量实验。报告讲围绕探测器设计和实验结果出发，汇报目前的项目进展和物理结果。

本文制作了大灵敏面积高性能的4H-SiC肖特基型探测器，并在中国散裂中子源白光中子束线中进行了核数据测量的应用。单个探测器灵敏面积达到1 cm2，同时探测器的α粒子最佳能量分辨率为0.79%。探测器在无偏置电压的条件下即可对α粒子产生响应，此时的电荷收集效率(CCE)为45%。在偏置电压达到-50 V及以上时，CCE达到100%。
使用多个4H-SiC探测器组成了探测器阵列，在back-n束线上进行了6Li (n, t) 4He零角度反应产物测量和17O (n, α)...

低能X射线偏振探测器（LPD）是增强型伽马暴偏振探测仪POLAR-2的主要组成探测器之一。其设计方案采用大视场巡天观测，旨在测量具有爆发随机、爆发时间短以及瞬时流量高的特点的暂现源X射线偏振。LPD搭载了基于光电效应的气体微通道板像素探测器（GMPD），能够获取光电子的二维成像，精确重建光电子出射方向，从而实现偏振测量。GMPD采用了气体微通道板（GMCP）和顶层金属像素芯片（Topmetal），分别作为气体电子倍增器和读出阳极，用于测量X射线的能量和偏振状态。GMCP具备体积电阻特性，能有效抑制充电效应，使得探测器的增益稳定性优于5%。GMPD采用了闭气式设计，使用低出气率的材料组成，并通过先进的焊接技术实现气体密封，具有出色的长期工作稳定性，经过两年多的测试期间，探测器性能没有出现恶化。GMPD在2.98 keV、4.51 keV、6.40 keV和8.05...

宇宙线缪子天然无风险且无处不在，其穿透力强的特点使其适合作为一种无损“探针”对大尺度物体和重核物质进行成像。近年来，国内外已经有多个团队针对大型古建筑、火山、核反应堆、混凝土结构等开展了成像装置研究。
从探测手段上来看，缪子成像采用的探测器既有传统的核乳胶室和漂移管探测器，也有后来发展起来的平行电阻板室（RPC或MRPC）、闪烁体探测器和微结构气体探测器。其中条形塑闪探测器具有较为适中的位置分辨和可接受的读出电子学通道数，适合用于开展缪子透射成像实验；微结构气体探测器能够达到百微米量级的位置分辨，可以满足透射成像和散射成像的读出需求，尤其是基于热熔胶压接工艺的Micromegas探测器，具有性能稳定、制作简单等优点，然而将其应用于缪子成像系统的挑战之一在于如何读出大量的探测器通道。
针对条形塑闪探测器和Micromegas探测器，本研究分别开展了响应的模块化前端电子学和可扩展后端...

上世纪六十年代，采用铅铋硅酸盐玻璃经过氢还原处理后的弯曲通道的通道电子倍增器（CEM）已经问世，其在电子、离子和短波紫外和软X-射线探测发挥出其独特的优势。经过几十年的发展，采用呐叭口结构作为输入端，而采用螺旋通道作为电子倍增器的CEM，在低能离子探测领域则具有广泛的应用前景。 ...

中子探测在核能利用、科学研究、无损检测、安全监测等领域的应用日益广泛，传统的中子探测材料3He气体面临全球资源短缺的挑战，因此含6Li的中子-伽马双模探测晶体是近年来无机闪烁晶体领域的重要研究方向。其中，Cs2LiYCl6:Ce (CLYC:Ce)和NaI:6Li,Tl (NTL)晶体是两种具有优异中子-伽马甄别性能的商业化双模探测闪烁晶体。相较于传统的光电倍增管（PMT），硅光电倍增管（SiPM）具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等优势。使用SiPM替代PMT实现探测器的小型化和新应用，是闪烁探测技术领域的一个重要发展趋势。本文基于SiPM阵列读出，采用波形分辨技术（PSD）和抽样算法，对2英寸CLYC:Ce晶体和3英寸NTL晶体的中子-伽马甄别性能进行了研究。结果表明，基于SiPM读出的CLYC:Ce和 NTL的探测器在1...

氡异常为国际上普遍认可的地震灾害前兆信息之一。现有测氡仪在用于监测地震氡异常时，存在体积大、操作复杂等缺陷，不利于大范围布控。对此改进设计一款基于新型氡液闪传感器的地震氡异常小型化监测系统，本文主要详细介绍了其中的高速数据采集电子学系统设计，其优势具有数字化、小型化、低功耗、智能化等特点。系统实现，通过高速模拟数字转换采集器（ADC）与数字信号处理的方法来处理氡传感器信号；以采样率为250Msps高速ADC芯片ADS62P49与Xilinx Zynq SoC作为基础架构，集成了波形算法、高速数据处理、及特征数据的上报功能。算法依据氡传感器测氡原理，对采集到的alpha、beta粒子进行波形分辨，并对氡衰变过程中特有的beta-alpha级联衰变事件进行甄别，实现了一套完整的基于波形分辨的实时氡监测算法，可稳定、有效测量氡浓度。

超级陶粲装置（Super Tau-Charm Facility，STCF）是我国的基于加速器的粒子物理大科学装置的重要选项之一。STCF的设计对撞亮度大于0.5×10^35 cm-2 s-1，对撞质心能量达到2-7GeV。STCF的运行将为陶粲物理和强子物理研究提供独特的平台，并且将延伸在该领域我国的国际地位。
电磁量能器（Electromagnetic Calorimeter，ECAL）是STCF的重要的子探测器之一，它的核心任务是对光子的精确测量。在面对复杂的本底环境时，STCF ECAL需要同时获得光子的精确的能量信息和时间信息来对本底进行有效抑制，因此相比于传统电磁量能器，STCF ECAL对时间分辨率提出了更高的要求。STCF ECAL选择具有响应速度快，抗辐照性能好等优点的纯碘化铯（pure...

中子科学技术在国防和工业领域发挥着不可替代的作用。中国散裂中子源（CSNS）是“十二五”期间重点建设的大科学装置，是国际前沿的高科技、多学科应用的大型科研基础设施。探测器作为中子谱仪最昂贵的核心设备之一，长期以来严重依赖进口，并受制于发达国家的技术封锁，已成为制约我国中子谱仪建设与运行的“卡脖子”问题。依托大科学工程CSNS建设，围绕中子谱仪的紧迫需求，通过对探测器、电子学、数据获取和实时控制等全技术链条的长期系统研究，解决了探测器多项共性的关键技术，建立了工程化大规模应用的探测器体系，积累了大量的探测器研发和运行的经验，培养了一支专业的、年轻化的先进中子探测器装备研制队伍。团队先后完成了CSNS多台中子谱仪（通用粉末谱仪、小角中子散射谱仪、多功能反射谱仪、多物理谱仪、应力谱仪）探测器和中子束流监测器的研制任务，为每一种探测器专门开发了读出电子学和数据获取系统，实现了大面积闪烁体探测...

CEPC探测器基准方案采用国际量能器合作组（CALICE）提出的基于粒子流算法（PFA）的技术路线, 这是面向未来高颗粒度量能器探测技术的重要发展方向。强子量能器样机(AHCAL)的灵敏单元颗粒度为4×4cm2塑料闪烁体，由硅光电倍增管进行读出，样机共有40层灵敏层（尺寸为72×72cm2），共计12960个探测单元。所以需要大批量的、一致性好的塑料闪烁体探测单元。注塑塑料闪烁体具有一致性好，光产额适当，容易大批量生产等特性，非常适合CEPC-AHCAL的应用。目前CEPC-AHCAL样机已经完成了在CERN的束流实验，结果符合预期。同时考虑到塑料闪烁体有容易氧化，光产额随时间快速降低的问题，对其进行了抗氧化研究。本工作主要介绍注塑塑料闪烁体的批量研制及其抗氧化研究。

偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（Polarimetry Focusing Array，简称PFA）是中国科学院空间科学（二期）先导专项重大背景型号项目增强型X射线时变与偏振探测（enhanced X-ray Timing and Polarimetry，简称eXTP）空间天文台的四种载荷之一。PFA载荷的科学设备主要包含焦平面相机和聚焦光学。目前课题组已完成PFA焦平面相机工程样机的研制。
本文介绍PFA焦平面相机工程样机电子学的工作原理、设计方案与测试结果。PFA焦平面相机利用气体像素探测器（Gas Pixel Detector，简称GPD）实现对 2~8keV能量范围内的 X 射线的成像偏振观测。GPD探测器利用X射线与物质相互作用发生光电效应产生光电子的出射方向与入射X射线偏振度的关联性来测量X射线的偏振信息。GPD探测器的主要部件包括铍窗、气体电子倍增器（Gas...

近年来，中子在能源、矿产、材料以及医疗等多个行业内得到广泛应用，中子探测技术的研究成为了中子研究热门领域。本研究设计了一种基于中子致X射线荧光方法（NIXF法）的快中子测量系统。利用快中子与转换屏发生核反冲产生反冲质子，反冲质子激发特征靶产生X射线荧光，然后根据X射线荧光数与入射中子数的函数关系反推出中子通量及能量等相关信息。该系统基于碲锌镉（CZT）探测器，选用FPGA为控制核心，实现了NIXF能谱数据的采集和处理，可以同时获得中子通量及能量的信息。本研究基于NIXF法的原理，设计测量快中子探测装置的总体结构。沿中子入射方向，测量结构由屏蔽层、转换屏、特征靶、X射线能谱测量系统组成；基于CZT探测器开展NIXF法测量系统的研制。系统选用CZT室温半导体探测器，采用FPGA加高速ADC的硬件方案，实现了X射线能谱的采集功能。选用C#语言编写出开发了基于NIXF法的能谱采集软件，实现了...

未来高能正负电子对撞机，如环形正负电子对撞机（CEPC），其主要物理目标是精确测量Higgs和Z/W玻色子性质，这要求探测器需具备非常好的强子和喷注能量分辨率，达到30%/√(E(GeV))。基于粒子流算法（PFA）的高颗粒度量能器是实现这一物理目标的主要技术路线之一。为了显著提高玻色子质量分辨率（BMR），CEPC团队提出了一种新的“第四代探测器方案”，它可将BMR从CEPC概念设计报告（CEPC...

近几年，有机-无机杂化钙钛矿材料被广泛研究。由于其柔性、廉价和性能容易被调控等优点，基于钙钛矿材料的光电器件也取得了日新月异的进展。受益于铅基钙钛矿优异的载流子输运特性和对电离辐射具有较高的吸收，高性能钙钛矿X射线和射线也被成功实现和报道。为了进一步提高钙钛矿电离辐射探测器的各项性能指标，本团队近几年主要研究了钙钛矿厚膜和单晶的制备、优化和性能表征上，尤其是其载流子的产生、输运、复合、注入和抽取，还有界面层的调控等核心过程。通过对这些表征结果的分析和理解，进一步应用于探测器的设计、模拟和优化上，平衡了厚膜和单晶器件中射线吸收和载流子输运，使光电转换效率最大化。实现了基于钙钛矿闪烁体、热蒸发工艺沉积的钙钛矿厚膜、铯铅溴钙钛矿单晶的探测器，各项性能指标得到了较大提高，为高性能钙钛矿电离辐射探测器的实现提供了一些新思路。

α、β测量在核辐射监测领域有着广泛的应用。在许多场景下，被测样品的α、 β 放射性水平都相对比较弱，因此降低测量仪器自身及现场环境的放射性本底事例的干扰，即实现低本底探测，是提高测量系统的灵敏度、实现有效的辐射监测的关键。
Micromegas 探测器作为一种微结构气体探测器， 具有高位置分辨、高计数率、高增益等优点，尤其由中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室研制的基于热压接工艺的 Micromegas 探测器，有着自主知识产权，制作过程无毒、无污染，结构简单、易于扩展和大规模制作，非常适合作为低本底 α、β 探测 TPC 的阳极探测器。因此，作者团队提出了基于热压接工艺的 Micromegas 探测器TPC的低本底 α、β 的探测方案，开展了原型 TPC 和相应的读出电子学的设计和研制，并搭建了一套原型 TPC...

中国散裂中子源(CSNS)是基于加速器的脉冲中子源，结合飞行时间方法，可以实现能量分辨中子成像。CSNS建设的能量分辨中子成像谱仪(ERNI)正在调试中，该设备调试完成后可以同时对样品进行布拉格边成像、中子透射成像和中子衍射成像。将先进的中子成像技术与中子衍射技术相结合，可以从样品的中子透射谱、中子成像和衍射数据中获得微观结构、晶体结构和残余应力等信息。在样品进行布拉格边缘成像时，需要波长分辨率达到1‰量级。由此ERNI需要一个空间分辨率小于100μm的中子成像探测器，同时需要一个微秒级的时间分辨率。
为了满足这些要求，研制了用于能量分辨中子成像的探测器。该探测器由暗室、闪烁屏、反射镜、光学镜头、像增强器，移动平台和时间戳光学相机组成。研究了该探测器不同视野条件下的信号特征和空间分辨率。采用了时空符合的方法重建中子事件，并利用重心法提高事件重建后的空间分辨率。对ZnS和GOS两种闪...

国内正在规划的新一代正负电子对撞机超级陶粲装置（STCF）是新一代高亮度大型物理实验装置，其对撞亮度是BEPC的100倍,使得实验数据规模变大，数据来源和格式变得更加复杂，同时本底也变得更加复杂。因此需要提出更合理的处理系统架构，实现对大型物理实验事例筛选的精确度的提高，更好地筛选本底，适应STCF对事例的触发判选的需求。具体研究内容包括：
首先，设计一套新式触发电子学架构。放弃传统触发方案中仅将简化数据发送给触发系统，而是将完整的数据从前端电子学传输至子探测器的触发系统模块，相当于将子触发模块与数据获取系统的数据汇总功能合二为一，使得触发系统的数据流和数据获取系统的数据流高度融合。
其次，设计相关硬件模块。各模块尽量采用统一的硬件电路设计，系统的数据传输接口尽量以高速光纤链路为主，基于现场可编程门阵列（FPGA）实现核心触发逻辑，如此可以通过改变模块的数量实现系统的重构、规模扩...

数据的测量在核物理领域具有重要意义。位于中国散裂中子源（CSNS）内的Back-n白中子实验终端是这项工作的重要贡献者，提供了宽能量范围（100-108eV）的高亮度和稳定中子。在Back-n的高辐射环境中，金刚石探测器由于其高辐射硬度和简单的结构而成为一种很有前途的选择。为此，在Back-n进行了利用单晶金刚石的双参数实验。所获得的CSNS质子束的时间结构与先前报道的结果一致，从而验证了该方法的有效性。此外，双参数等值线图有助于识别对应于12C（n，α0）9Be、12C（n，n'）3α和6Li（n，α）3H反应的事件带。使用MATLAB进行的模拟研究分析了金刚石探测器中3-11MeV中子的能量沉积分布，这与12C（n，α0）9Be和12C（n，n'）3α反应的已识别事件带一致。这是第一次在Back-n测试金刚石探测器。该实验的结果对在Back-n使用金刚石探测器进行核数据测量的发展具有重要意义。

水切伦科夫探测器在中微子、宇宙线等非加速器物理实验中有广泛应用，均使用大面积球形光电倍增管（PMT）来增加切伦科夫光子的收集效率。根据这一特点，面向下一代LHAASO计划在南半球开展超高能伽马天文的需求，我们提出利用波长位移光纤来提高光子的收集效率，而采用小尺寸的PMT进行光电转换，代替大面积球形PMT，从而降低实验成本，同时保证探测灵敏度和稳定性。
我们利用一个光密避的小型水罐，在实验室搭建了一个波长位移光纤束加1.5吋PMT的水切伦科夫探测器。利用宇宙线缪子进行测试，已经清晰地看到了单缪峰信号，超过40个光电子，单缪峰分辨率约为15%，时间分辨率约为4...

本文介绍了在EAST托克马克上使用CZT探测器搭建了一套二维硬X射线强度成像能谱实时电子诊断系统，用于测量20keV-2MeV能量范围内快电子时空分布演化。该系统主要由二维阵列CZT探测器，观测窗口，屏蔽体，前端电子学和采集系统组成。二维阵列探测器安装在EAST的水平D窗口上，观测范围覆盖等离子体全空间。该系统的时间和空间分辨率可2-16ms和7cm。该数据处理采用基于FPGA的能谱识别算法实现。试验前使用放射源Eu152，Cs137以及Am251进行能谱标定。在2023的EAST试验中，使用该系统成功测量到低密度下加入低杂波产生的快电子行为并给出清晰的三维空间分布。该系统的设计很好的支持了射频波注入下，快电子加热行为的研究。最后对试验结果进行了讨论并提出未来托卡马克装置核测量电子学发展的看法。

低增益雪崩二极管（LGAD）是一种高时间精度的探测器，时间分辨率可达30ps，目前被用于ATLAS实验中高颗粒度时间探测器（HGTD）的建造，但无法实现高精度的位置测量。交流耦合LGAD（AC-LGAD）是一种基于LGAD发展而来的新型的4D探测器，可以精确地实现时间信息和位置信息的同时测量。 的LGAD探测器团队设计了一批具有条状耦合电极的AC-LGAD，条状电极宽度为100微米，电极间的间距分别为50微米、100微米和150微米，并设计了不同N+层的注入浓度。本文中主要通过实验研究了交流耦合电极间距和N+层的掺杂浓度对器件空间分辨率的影响。通过实验测试，AC-LGAD的空间分辨率最优可达8微米，较小的电极间距具有更好的空间分辨率，较低N+掺杂浓度的器件也表现出较好的空间分辨率，为新一版的AC-LGAD设计提供了优化参考。

固体单球中子谱仪研制
沈臻睿，王忠海*，朱巴邻，陶明锐，赵朝阳，赵铭洋，周荣，杨朝文
四川大学物理学院
中子在各行业的成熟应用带来了丰硕的研究成果和丰厚的经济效益，但如果防护不当，会对操作人员造成极大危害。中子能谱和剂量测量能够得到准确的中子注量和能量信息，是中子防护设计与验证的一项重要技术手段。
针对宽能量范围的中子辐射场能谱和剂量测量，传统的多球中子谱仪需要同时布置多个不同直径慢化体的探测器球，占用空间较大，应用场景受限。由此衍生出了水慢化体单球中子谱仪，通过充放水改变慢化厚度以实现能谱测量，有效减小了系统体积，但测量时间长，无法及时反映辐射场的能谱和剂量变化。
本文设计研制了一套便携式固体单球中子谱仪。采用Li玻璃耦合SiPM的方案研制微型中子探头，减小了谱仪体积。在聚乙烯慢化体的不同层级直径位置处布置了六十余个微型中子探测器，实现了中子能谱和剂量的实时测量。开展研究...

COMET实验是利用日本大型质子加速器设施（J-PARC）来寻找带电轻子味破坏的新实验。其目标为在$10^{-17}$以上的精度上寻找$\mu N \rightarrow...

CdZnTe（CZT）是一种非常有潜力的室温半导体探测器材料，广泛应用于无损检测、医学成像、空间天文观测、国土安全等领域。CZT具有高原子系数、高电阻率、高电子传输特性等特点，使用小体积CZT探测器即可进行高能光子的探测，但由于CZT的空穴迁移率较低，会降低平板探测器的能谱性能。采用虚拟弗里希栅结构（VFG）的CZT探测器可以克服空穴收集的问题，通过在阳极周围增加屏蔽电极改变探测器内部的权重电势分布，使得权重电势在阴极和栅极之间约为0，从栅极至阳极之间线性增长至1，从而减小了空穴运动对阳极输出信号的影响。本文通过COMSOL...

基于3He气体的正比计数器具有较高的探测效率和稳定的工作性能，常用于中子通量的测量。而低气压正比计数器的响应速度快，灵敏度低，可工作于高通量的中子环境中，特别适合用于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)高通量、宽能谱的白光中子束线(Back-n)上。通过蒙卡模拟研究了不同工作气压下基于He气的正比计数器的基本性能，包括探测器的幅度响应、时间响应。实验结果验证了低气压正比计数管应用于白光中子束线上测量中子与3He反应截面的可行性，为今后在白光中子束线上配置3He相关探测器与开展3He截面的测量工作提供参考依据。
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半导体探测器在粒子物理、核物理以及国内大科学装置方面具有重要的应用。碳化硅（SiC）具有带隙宽度大、原子位移阈能和击穿电场强高等突出特点，因而利用其所制备的探测器具有其内禀的抗辐照和耐高温优势。目前高质量超厚碳化硅外延技术尚未成熟，使得平面型碳化硅辐射探测器的灵敏区厚度较难实现对高穿透性辐射源的有效探测需求。为此，我们提出研制具有三维结构的碳化硅探测器。其优势在于，三维器件在几何构造上分离了粒子能量沉积路径和载流子收集路径，从而能够突破由材料缺陷和工艺条件约束的碳化硅灵敏区厚度的限制；同时收集路径分离后，可以极大压缩载流子收集距离，在保留高电荷收集效率和最小电荷收集量的同时显著降低电荷收集时间。实验中采用脉冲激光在半绝缘4H-SiC单晶上制备三维结构，如图1（a）所示。在正六角形的中心和顶点形成7个直径为100 μm的垂直通孔，通孔圆心间距皆为200...

宇宙线缪子具有能域宽、穿透能力强、无人工辐射等优点，因此，可以使用缪子对物体进行成像，缪子成像的种类可以分为散射成像和透射成像，其中的透射成像应用于隧道、山体、矿物勘探等大尺寸物体的成像。与钻头形状一样的圆形塑料闪烁体探测器在透射成像方向具有很大的应用前景，成像的精度取决于缪子径迹的确定，而缪子径迹需要对缪子的入射位置和出射位置进行确定。因此，我们提出使用机器学习中的回归算法来定位缪子。基于Geant4软件我们模拟了半径在5cm至10cm的圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增管（SiPM）的缪子径迹探测器，使用宇宙线缪子源入射到探测器上，得到缪子打到探测器的位置和每个SiPM收集到光子数以及光子到达SiPM的最短时间。将光电器件收集到的光子数和到达的最短时间作为特征，缪子打到探测器上的位置作为标签，使用了三种不同回归算法进行训练，并对三种回归算法进行比较，发现长短时间记忆（LSTM）回归算法...

目前国际上地面的宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background，CMB）观测实验普遍采用大阵列的超导转变边沿探测器（Transition Edge Sensor, TES）来实现高灵敏的信号探测。这对室温电子学读出系统提出了低噪声、高速数据流处理、实时计算以及高稳定性的要求。针对以上要求，我们基于Xilinx ZCU111实现了4GSPS的波形采样、100G 以太网传输和GPU实时数据处理，同时基于分立元器件设计并实现了一套包含6.4GSPS模数转换和12GSPS数模转换的电子学系统。未来将基于这两套原型机，实现对大于10000通道TES探测器的读出。

我国科学家提出的新一代正负电子对撞机——超级陶粲装置（STCF）具有很高的设计亮度，比BEPC II提升了两个数量级，同时预期事例率达到400kHz。我们希望可以通过向触发系统提供主漂移室的径迹数目以及更详细的径迹参数，降低复杂的高本底环境下误触发率。因此，MDC子触发在一级触发中实现了寻迹、在r-φ平面重建径迹以便与其他子探测器击中匹配，也实现了重建粒子击中时间来辅助高事例率下的事例起始时间重建。通过两级的模式匹配结构，实现了接收范围内横动量大于135MeV 单粒子99%的触发效率，并对横动量180MeV以上的单粒子99%以上的横动量重建效率，分辨率$ΔP_t/P_t^2$好于0.1，在此基础上，径迹在对撞点的方位角重建分辨率为12mrad....

切伦科夫探测器所使用的辐射体的设计和实验的粒子鉴别需求息息相关。为了满足需要，可以设计辐射体折射率以选择材料，也可以设计不同折射率材料以组合成辐射体，近年光学研究则提出设计光学结构以实现调控折射率，例如一维光子晶体。光学领域的研究成果为突破传统切伦科夫辐射的阈值限制提供了思路，但对于能否满足高能物理实验中粒子鉴别效率要求的研究还有待补充完善。从高能物理的视角出发，使用光学研究的模拟手段，我们首先针对高能物理实验中的切伦科夫探测器展开光学模拟研究，联通跨领域研究的桥梁；其次，运用相同的研究方法，对新的光学结构的粒子鉴别能力展开研究。本研究在评估不同光学结构进行粒子鉴别的可行性的同时，为设计优化相关结构提供模拟研究依据。

基于CMOS（互补金属氧化物半导体）的硅像素探测器近年来在高能对撞物理实验中发展迅速，成为顶点探测和径迹探测的主要技术方案。在对BESIII漂移室内室的升级研究工作中，一种新的方案是采用芯片拼接技术方案，研制晶圆尺度的CMOS像素传感器，并进行打磨减薄到可卷曲的厚度（~50 $\mu$m），从而开展圆筒形自支撑结构的硅径迹探测器原型机的研究。该方案不仅具有传统...

NνDEx是一个利用高压SeF6气体时间投影室（Time Projection Chamber，TPC）寻找82Se的无中微子双贝塔衰变的实验。前端电子学测量无雪崩放大的情况下漂移到端盖的离子电荷。端盖的读出平面约由15000个传感器组成。电子学如何有效地从所有传感器读取数据至关重要。本文主要介绍数据读出链路数字部分的设计和验证。用于验证的原型系统包含前端小型数字传感器阵列、数据聚合模块和后端数据获取系统。
后端数据获取（DAQ）系统基于PCIe架构，主要硬件为支持24路双向光纤通信的PCIe板卡，从板卡到服务器的数据吞吐量可达约180 Gbps。该卡支持28Gbps光链路传输，但采用较慢的QSFP模块就可满足NνDEx实验需求。前端数字阵列模块包含20个单元，用于验证芯片间数据互传以及与数据聚合模块的双向低速通信（40～50...

With the increasing demand for precision in high-energy physics experiments and the development of particle flow algorithms, the requirements for calorimeters tend to be more compact and finely segmented. Silicon-based calorimeters, composed of multiple layers of silicon detectors and absorber materials, play a crucial role in meeting these requirements. One significant advantage of...

瑞利散射是大型液体探测器中一个重要的光学过程，其会影响探测到的光子的空间和时间分布，进而影响探测器中的事例重建。常见的液体探测器所使用的材料例如线性烷基苯（LAB），水等物质均为非各向同性分子，这一光学特性会影响液体的散射长度，以及散射光子的角分布与极化分布，而在高能物理通用模拟软件Geant4中目前并没有对这一效应的考虑。本工作从瑞利散射的微观机制出发，通过考虑非各向同性分子极化张量的取向涨落，开发了一套描述散射光子的角分布与极化分布的模拟算法。对于非各向同性分子，其瑞利散射光子呈现出去极化的特性，且角分布服从$1+(1-\rho_v )/...

宽波段X射线偏振与能谱探测卫星（WXPT）主要研究致密天体结构及其演化，可实现3~500 keV宽波段Ｘ射线偏振和能谱同步测量，其中低能端X射线（3~10keV）的观测由旋转扫描式时间投影式(TPC)完成。WXPT-TPC为双开窗穿越型结构，可联合后端中能探测器，具备二维成像，偏振和能量探测特点。目前WXPT-TPC主要设计指标为：能量分辨率小于30%@6 keV,调质因子大于40%@6 keV，透射窗面积为2 cm×2 cm，位置分辨率好于200 um，角分辨好于1^'。我们基于TPC设计指标，搭建了TPC模拟框架并验证了其可行性。我们通过分析TPC内部电场分布、X射线透过率和角分辨给出了TPC尺寸上限，借助模拟框架比较不同工作条件下的品质因子，从而筛选出工作气体并优化其工作条件。根据模拟结果，TPC腔室高度需大于3 cm，吸收深度需小于10...

未来环形正负电子对撞机（CEPC）是由我国科学家提出的大型粒子物理实验装置，旨在精确测量希格斯(Higgs)粒子、电弱物理、味物理，并寻找超出粒子物理标准模型的新物理。CEPC探测器团队提出了一种高颗粒度晶体量能器方案，这是一种全吸收型晶体量能器，计划使用交错排列的晶体长条作为灵敏材料，晶体双端采用硅光电倍增管（SiPM）读出，具有较高的能量分辨率和簇射分辨能力。在CEPC的束流环境中，量能器的每个读出通道可能会有高达5万个光电子，这要求SiPM在如此高的输入光强下不能出现明显的饱和现象，我们需要选择具有大动态范围的SiPM。然而，大动态范围SiPM的响应刻度是困难的，因为我们难以找到符合同样线性响应要求的刻度探测器。
为此，...

在磁约束聚变快中子诊断中，具有高时间分辨性能的中子伽马甄别系统具有重要作用。结合前端BC501A探测器以及EJ309探测器，在500 MSPS采样率的条件下，本文在FPGA上实现了中子伽马在线数字波形甄别、中子脉冲幅度多道统计、伽马脉冲幅度多道统计等功能。测试结果表明，在100 keVee~300 keVee能量段, 采用BC501A探测器时， n/γ信号甄别质量因子（Figure of Merit, FOM）值为1.53；采用EJ309探测器时， FOM值为1.67。同时，系统的最小时间分辨可到1 ms，最大平均计数率大于3.5 Mcps，能够满足磁约束聚变快中子诊断需求。

通讯作者：张京隆，成都理工大学，15928057586，zhangjinglong17@cdut.edu.cn

GaN基LGAD器件结构参数的仿真研究
郭大林，张克雄，文甲甲，夏晓川，张振中，张贺秋，柳阳，梁红伟
大连理工大学，微电子学院，辽宁省大连市，116024
通讯作者：张克雄，大连理工大学，微电子学院，15382208398,kxzhang@dlut.edu.cn
梁红伟，大连理工大学，微电子学院，13940905322,hwliang@dlut.edu.cn
低增益雪崩探测器(LGAD)工作在增益均匀稳定的线性模式，能够在放大入射粒子发生信号的同时避免放大噪声，从而实现高时间分辨能力。目前LGAD由硅（Si）材料制成，面临着抗辐照和耐高温工作能力差的问题。与Si材料相比，氮化镓（GaN）禁带宽度大、位移阈能高，有望解决Si基LGAD面临的上述问题。
本文使用TCAD软件研究了在反向偏压500V，重离子入射时倍增层位置对LGAD器件性能的影响。
1）如图1所示，改变电场控...

MeVCube需要同时具备高能量分辨率和高康普顿重构效率。低噪声双面硅条探测器(DSSD)技术是主要的技术路线之一。双面硅条探测器具有高集成度，高能量分辨的特点。因此，需要研制一套可以在空间项目中使用的具有高集成度且低功耗的双面硅条探测器读出电子系统。
该系统分为三个模块：探测器模块集成了一个定制的67mm×67mm，厚度500um，条间距500um共2×128路的双面硅微条探测器。两个前端电子学模块的核心器件是Idea公司的VATA460.3 ASIC芯片，利用COB（chip on board）工艺安装到前端电子学板上，该模块完成全部双面硅条探测器通道的电荷信号的放大、成形、触发和数字化。数字化信号传输到后端电子学模块，该模块的核心器件是信号处理板（signal processing...

Top-Transient Current Technology（TCT）作为常见的估计探测器收集电荷的测试手段，在探测器领域广泛应用。碳化硅探测器因为其较宽的能带间隙，被视为有可能将来用于极端辐照环境中的探测器候选，同时因为其对温度的不敏感性，可以在常温下进行探测，引起了国内外广泛兴趣。本研究对于辐照前后的碳化硅探测器样品进行了top-TCT测试，通过分析探测器的电荷收集情况，进而估计辐照前后探测器内载流子迁移的平均俘获时间。我们研究了高达7.8×1014neq/cm2等效中子辐照剂量下探测器的电学特性。同时，通过我们继续开发快速仿真软件RAdiation...

摘要：高能宇宙辐射探测设施（High Energy Radiation Detection facility，HERD）是中国空间站未来重要的探测试验设施，以高灵敏度探测器检测高能伽马射线，间接搜寻暗物质。硅电荷探测器(Silicon Charge...

RAdiation SEmiconductoR(RASER)是中科院高能所主导开发的快速模拟软件，用于模拟碳化硅PIN探测器的时间分辨率，在此基础上我们成功添加了未辐照硅PIN探测器和低增益雪崩探测器(LGAD)及其信号产生的仿真过程。通过采用一种有效简化LGAD探测器雪崩倍增过程计算的方法,成功实现了LGAD探测器的模拟。我们计算了两种探测器对皮秒激光的响应，实现了边缘瞬态电流技术(Edge-TCT)的模拟，并对探测器进行了沿深度方向的激光扫描。将未辐照的HPK PIN和HPK-3.1-50um LGAD探测器的瞬态电流技术仿真结果与实验波形的振幅、上升时间、电荷收集进行了比较，结果吻合较好。之后对探测器内部电场进行了提取，实验与仿真结果也显示出较好的一致性，验证了速度剖面方法(velocity profile method)对50µm厚度探测器的有效性。对时间分辨的模拟得到(_...

碳化硅高原子位移阈值、临界击穿场强、高电子饱和漂移速率、高热导率的物理特性决定其具有抗辐照、耐高温、低噪声、高工作电压、高能量分辨、高电荷收集效率和快时间响应等优势。其中，碳化硅低增益雪崩（4H-SiC LGAD）探测器在核工业、核医疗、高能粒子物理及未来深空探索等前沿领域有极其重要的应用。我们在研究4H-SiC LGAD过程中首先设计和生长具有欧姆接触层、增益层、本征层、缓冲层和衬底层的4H-SiC LGAD外延片，在此基础上优化芯片工艺研制出相应的探测器芯片。其次，研究了该芯片的IV和CV电学特性，通过电学性能证实该探测器具有低增益的特性，即该探测器为碳化硅低增益雪崩探测器。该探测器的增益层的耗尽电压大约为70V，全耗尽电压为500V，漏电流为50nA。最后，为了优化欧姆接触电阻率、电场分布和提高电荷收集我们设计了石墨烯优化的碳化硅探测器结构。

环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider ,...

暗物质探测、中微子搜寻等前沿物理实验对读出电子学提出了新的要求。随着半导体技术的发展，使得对所有通道进行“无触发”读出成为了可能。本文提出了一种新的读出电子学架构，包括波形数字化系统、触发及时钟分发系统和PCIe数据处理存储系统。16块波形数字化系统板卡、1块触发及时钟分发板卡和一块25 Gbps高速背板位于同一机箱内。波形数字化系统板卡基于Xilinx Kintex Ultrascale KU060，触发及时钟分发板卡基于Xilinx Vertex Ultrascale+...

国内高能物理学界提出建设质心系能量约为240GeV的高亮度环形正负电子对撞机（Circular Election Positron Collider,...

未来高能物理实验，如环形正负电子对撞机(CEPC)的核心任务是精确测量Higgs粒子的各项性质，需要实现重味夸克和$\tau$轻子的高效率鉴别，因此要求其顶点探测器必须具有高精度的顶点分辨能力和对带电粒子动量的精确测量能力。CEPC baseline设计中，其顶点探测器最内层空间分辨率好于3$\mu$m，每层探测器物质量小于0.15$\%X_0$。

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矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。宇宙线缪子透射成像技术是一种基于密度差的新型成像技术，物质中缪子的衰减可以用来推断地下缪子沿路径长度的平均密度分布。本研究基于Geant4软件模拟了天然宇宙线缪子在不同物质中的物理过程，首先建立了铅锌矿的简化模型，将四个探测器系统置于矿藏的下方并调整探测器的角度和方位，使矿藏的主体部分位于探测器的接受角度内，四个方位的探测器各自接收来自不同方向的宇宙线缪子信息，低能的缪子在穿过岩层时将被吸收形成通量差，到达探测器的缪子携带射线所经过路径上的物质信息，根据一个探测器的信息可以获取上方岩层的二维密度分布，联合多个探测器便可得到上方岩层中目标矿藏的三维密度分布，密度反演模型中在获得射线穿过每条路径的最小能量后计算出不透明度，最后得到密度分布。成像结果表明，在密度差大于5%时使用缪子透射成像方法对铅锌矿和标准岩石进...

康普顿相机通常由两层探测器组成，称作散射层和吸收层，通过其中散射及吸收探测器所测量的能量和位置信息，所得的康普顿反投影圆锥相互叠加，获得放射源在空间中的真实位置。康普顿相机已经用于多个领域，如多核素成像，重离子及质子治疗中的剂量监测等。
本工作采用尺寸为0.35×0.35×2 mm3的钆铝镓石榴石（GAGG）晶体阵列和硅光电倍增管（SiPM）组成超高空间分辨率散射探测器；采用尺寸为1×1×20...

目前，我国多数大型科学实验及高校科研院所实验所使用的高压电源系统均为国外产品，意大利、德国、日本等公司占据着较高的国内需求市场，但存在价格昂贵、维护周期长等问题，本技术的开发与应用旨在降低我国核物理实验领域项目的投入成本，摆脱对国外产品的依赖。高密度程控高压电源系统包括上位机、下位机的软件，电路硬件系统，整体系统结构等。主要原理是采用A/D、D/A转换器件，保证电压、电流的测量精度和稳定度；采用SMT贴片技术，从设计上缩小产品整机体积；采用高可靠保护技术，实现过压、过流等保护。实验测试内容主要包括，采用高精度的6½电压电流表、示波器、高压测试设备搭建自动测试系统平台，从单路、多路到整机逐步进行精确测试，开展高温老化测试，震动实验等。攻克的关键技术问题包括高密度集成的高压系统设备运行时各项系统数据扫描上传显示的速度问题；当负载探测器出现故障时精确定位探测器位置的系统过压、过流、超温报警...

编码孔成像作为一种对伽马源的成像技术，以其宽能量范围和高角分辨率等优点，在环境辐射监测、核设施运行监测和核安全等诸多辐射监测相关领域具有广泛应用。
随着编码孔伽马相机的发展，对于其成像性能的研究也日渐成熟，但主要集中在单点源的成像性能研究。由于难以获得具有特定活度分布的复杂辐射源，目前缺乏对相机对复杂辐射源的成像性能实验研究，还主要集中在模拟研究和现场成像试验上。
针对上述问题，本文集成了11阶MURA编码孔准直器、22阶CsI(Na)晶体阵列、SiPM以及信号读出电路，设计研制了一款编码孔伽马相机用于开展复杂辐射源成像性能研究。同时，本文实现了一种复杂辐射源的构建方法：开发软件控制二维数控运动平台，带动放射源在相机视野平面内进行自定义运动，结合累积投影数据成像构建出明确大小、形状和活度分布的复杂辐射源。使用自研相机和241Am放射源进行了竖直线源、水平线源、十字架形源和三角形源...

核探测在医学、生物学、环境科学、石油勘探、土木工程、考古学、国家安全、艺术、核和粒子物理研究等各个领域都有广泛应用，其中基于蒙特卡罗方法的粒子输运计算工具对于探测器的设计与应用都具有重要作用。基于一体化核设计与安全评价软件系统TopMC，针对核探测领域涉及的光子-电子耦合输运、脉冲计数等关键问题进行了研究，实现了基于浓缩历史方法的精准电子输运模拟，采用Goudsmit-Saunderso多次散射理论计算每个电子步的角度偏转，采用Landau分布与高斯分布进行卷积的方法进行能量歧离，并构建了基于径迹历史树的光子-电子的高效脉冲计数。通过计算0.662MeV、4MeV和10MeV的γ射线在高纯锗探测器的脉冲高度谱、响应函数，以及核测井中NaI探测器的脉冲高度谱和通量密度等，验证了TopMC计算结果的正确性，表明TopMC在光子-电子耦合输运方面有较高的精度，在核探测等核技术交叉应用领域具...

随着《“健康中国2030”规划纲要》的稳步实施及全国核医学科“一县一科”建设项目的持续落地，医用放射性同位素在放射诊疗领域的需求量逐年增大；对核素治疗人员及其家属、同事和可能与之接触的公众成员的辐射安全问题也愈加被重视。本文介绍了一种有关于核素治疗人员出院控制测量的方法及在此方法基础上研发的新型人体核素测量装置的临床试验报告：核素治疗人员体内残留放射性的测量因为涉及组织自屏蔽效应，与裸源测量存在较大差别。本文所述方法采用无准直设计方案，相较以往减少了运动部件质量，实现节能降耗、增加设备可靠性的同时，在保持误差相当的前提下，进一步减少了有效测量时间；本文所采用的方案是基于蒙特卡罗方法仿真应用，以无源效率刻度思想为指导；通过试验装置自带的双探测器系统实测数据为输入，经参考人建模、体格参数拟合及临床实测三个环节的连续修正得到更可靠的核素治疗人员体内残留放射活度，为其本人提供个性化的辐射防护...

根据核电子学与核探测领域空间隔离的特点，采用信息化技术搭建云电源平台，以实现在核电子学实验过程中多通道程控电源的统一调度、精准控制，通过对数据的合理采集，准确掌握各设备、各通道的运行状况，有效提高效率及安全运行。程控电源柜是一个可独立接入互联网和局域网的智能设备，可以通过云平台进行多终端方式控制，包括PC、手机、平板等。云电源管控平台采用云端一体化平台架构，将各程控电源柜实时运行系统参数及状态传送至云数据平台，实现对分布在不同地域的程控电源柜的云端化管理。云电源系统采用无线（或有线）的组网方式，组网后通过现场总线，物流卡（网线），光纤通讯传至后台。用户通过WEB访问，数据平台可以同时导入电力安全运行管理，可对设备运行异常及时预警，结合用户驻站值班人员及区域线下服务人员提供现场服务或技术支持。实现核设施、核探测领域电源机房的无人值守或者少人值守，实现能够对运营情况的实时监控、运营数据的...

氧化镓（Ga2O3）材料作为新型宽禁带半导体材料，耐辐照性能好，具有高达4.9eV的禁带宽度,高的击穿场强，好的稳定性，尤其是在高温高压的辐照环境中能展现出大的优势，同时其禁带宽度大于日照波段，是制备全天候就地辐射探测器的理想材料。目前基于Ga2O3...

液闪测量技术是一项高效、便捷的放射性核素活度检测技术，具有样品制备简单容易、灵敏度高以及探测效率高等优点，被广泛应用于大气、环境和生物等样品中低能核素活度的测量，如C-14、H-3和Fe-55等。在测量过程中，由样品和闪烁液混合的过程中会产生化学发光（样品与闪烁液化学反应产生激发态分子，退激后产生单光子）和闪烁液在曝光的情况下会光致发光（闪烁液中分子吸收光后处于激发态退激后产生单光子）等情况将产生大量单光子会影响测量结果的准确性，尤其是在低能β活度测量中。基于此，本文提出了一种β信号“标记-选通”的单光子消除方案，该方案利用快响应光电倍增管（PMT）具有良好保留信号时间的特性，对快响应PMT最后一级打拿极输出的低能β和单光子信号进行“标记”，通过“标记”的β信号控制模拟电子，通过控制开关通断实现快响应PMT阳极输出β信号的“选通”。采用14C液闪样品和单光子样品进行实验验证，结果显示...

福岛核事故影响深远，核反应堆的运行状态监测问题引起了全球的关注。但是传统的射线成像技术很难穿透核反应堆厚重的混凝土外壳，无法对反应堆内部结构和运行状态进行监测。宇宙线缪子具有能谱分布宽、角度分布连续，穿透性强等特点。既具备对高密度封装材料的穿透能力，又不会对周围环境和工作人员带来额外的辐射剂量。缪子主要与待测物体发生电离和库伦散射相互作用，混凝土或者其他阻挡物也会对缪子的角度和能量造成改变，干扰缪子散射成像的质量和速度。
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在低活度水平放射性物质测量场合，通常采用反符合探测器与高纯锗探测器组合方式来降低康普顿散射本底，从而获得极低的检出限，提高测量精度。该法硬件系统复杂，成本高，不利于应用推广。本文提出了一种对高纯锗探测器输出脉冲信号进行数字化波形甄别以识别康普顿散射事例的方法，来抑制康普顿散射本底，提高能谱峰康比，并获得较低的最小可探测活度，而无需昂贵复杂的反符合探测器及装置。论文提出并搭建了一种人工神经网络模型根据脉冲波形识别事例类型。为了精确映射全吸收事例、部分吸收事例与脉冲信号形状之间的关系，对探测器输出的脉冲信号进行了数据剥离、数据标准化和数据填充。采用机器学习方法以脉冲信号预处理后得到的50个离散数据为输入对探测器输出脉冲信号类别进行识别和分类，从而甄别出部分能量沉积事例与全能量沉积事例，并剔除部分能量沉积事例，从而实现康普顿散射事例抑制的目的。该方法有效降低了高纯锗γ能谱仪的最小可探测活度...

缪子散射成像技术利用具有强穿透能力的宇宙线缪子作为探针，可以无损地对不同材料进行成像。传统缪子散射成像系统由两组径迹探测器组成，可以对高Z材料（如核材料）进行有效的鉴别，对低Z材料（如爆炸物）的鉴别相对困难。为此，该研究提出在传统径迹探测器的基础上，增加切伦科夫探测器对低能缪子的动量进行精确测量，以同时实现对低Z和高Z材料的鉴别。
新的缪子散射成像系统拟采用塑料闪烁光纤探测器测量缪子穿过成像区域前后的径迹信息以及熔融石英作为辐射体的内反射成像切伦科夫探测器测量低能缪子动量。为了评估低能缪子在低Z和高Z材料鉴别方面的作用，该研究根据低能修正后的Gaisser公式构建产生子，利用简单蒙特卡洛方法模拟缪子传输过程中的多次弹性散射和探测器效应，发展能量相关的Kalman滤波径迹重建算法和最近点（PoCA）算法以重建材料的散射密度信息。结果表明，低能缪子的动量测量和精确的径迹重建可以显着提高...

工作在mK温区的超导转变边沿探测器（TES）具有极低的噪声水平以及优异的能量分辨，目前广泛应用于宇宙微波背景辐射探测以及同步辐射/自由电子激光精细谱仪。随着探测器像素的提高，意味着不仅是低温端，同时室温端电子学系统设计所占用的空间以及功耗将越来越大。TES大规模阵列应用的瓶颈在于基于超导量子干涉仪（SQUID）的低温复用读出，目前最为成熟的是时分复用SQUID（TDM）。本论文为TDM开发室温读出电子学。TDM的两级SQUID读出架构通过循环选通每一行第一级SQUID，借助SQUID超导选通开关控制，的形式实现了多个多个探测器的复用读出，这大大简化了室温端电子学读出系统所占的空间以及降低了各个环节功耗的问题，但对整个电子学读出系统功能设计的复杂度提出挑战。对于TDM架构，借助分行式独立反馈的数字比例积分微分（PID）的反馈算法，结合选通逻辑，实现实时同步反馈输出，以此更好的保证每行的...

地面伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes,...

宇宙线缪子由于穿透能力强、无辐射危害以及对高Z物质敏感，因此可以用于对物体进行成像以及无损监测。
通过Geant4模拟，分析了用塑料闪烁光纤搭建的宇宙线缪子成像探测器系统的位置分辨可达到亚毫米量级。搭建的宇宙线缪子探测器系统由四个超层组成，每个超层由一个测量x方向位置和一个测量y方向位置的探测器平面组成。探测器单元为3 mm×3 mm×25...

康普顿散射断层成像是通过探测散射X/γ射线强度来反映物体内部电子密度分布，可实现单侧、原位、实时、三维成像的无损检测技术。我们近期开发了一套简易康普顿散射断层成像样机（图1），由X光机、面阵探测器、单针孔准直器和移动平台构成，面阵探测器采用21×21像素的高性能GAGG闪烁体阵列，单像素尺寸为2.1mm×2.1mm；单针孔准直器的开孔尺寸为0.8mm，张角为90°，固定在探测器前端，与探测器距离内部可调。X光机和整套探测系统均位于被测样品同侧，出射X射线经前准直器准直为约2mm宽的扇束，以45°角斜入射被测样品，与样品发生康普顿散射后再经单针孔准直器被面阵探测器收集。每次成像可获得一帧二维截面，通过载物平台步进或连续平移即可获得多帧二维截面图，将多帧图像堆叠即可实时获得物体三维结构。成像结果（图2）表明，该样机能准确地重建样品(小药瓶)的三维轮廓和内部空腔，空间分辨率约为1.5...

HGTD探测器外设电路的研制
车轶旻1，徐达2，葛振武1，王传烨1，翟明杰2，张杰2，张雷1
1.南京大学物理学院，2.

高颗粒度时间探测器（HGTD）是ATLAS实验第二阶段升级（Phase-II）的核心项目之一，计划安装在ATLAS探测器的前向区域，通过精确测量粒子的时间信息来压低未来LHC高亮度对撞模式下的高事例堆积本底。外设电路（PEB）在HGTD探测器的数据链路和运行监控中处于中心地位，不但负责了HGTD探测器模块与数据获取系统和与亮度测量系统之间的数据通讯，同时还负责了传感器温度、电压的监控等功能。
PEB通过柔性电路板(Flex)与探测器模块上的专用读出芯片ALTIROC相连接。HGTD共有超过8000个探测器模块。根据位置的不同，每个模块的数据率可高达1.28 Gbit...

宇宙线缪子是一种穿透力极强存在自然界中的本底射线。基于缪子成像的探测器种类有很多，但做到探测器结构简单，便携移动的进行户外成像应用的却很少。对此，本文设计了一种新的大面积塑料闪烁体探测器结构，即在塑料闪烁体的四个角和四个边都放置了SiPM，通过SiPM之间的响应时间差来对缪子入射到探测器板上的位置进行重建，并且引入神经网络算法对定位精度进行优化，减小定位误差，提升定位速度。与传统定位方法相比，无需探测器系统提供额外的触发信号和0时刻的时间，简化塑料闪烁体探测器结构的同时，提高了探测效率，该探测器具有结构简单易搭建，电子学组件少，方便移动的优势。本文通过Geant4模拟缪子入射到塑料闪烁体的过程，得到8个SiPM信号响应数据，通过时间差算法初步估算缪子的入射位置，并将SiPM信号响应数据作为神经网络算法的特征值，建立大数据集带入MLP、RBF和LSTM这三种神经网络模型，模型训练集的训...

伽马射线作为一种高能量的电磁辐射，是开展高能天体物理研究的重要手段，尤其是MeV能段，包含了丰富的天体物理信息，然而目前国际上在MeV能段的观测存在很大的缺口。编码孔径康普顿综合伽马射线探针(Synthetical Coded-mask aperture and cOmpton telescoPE,SCOPE) 是一台针对0.1~10 MeV伽马射线探测的天文望远镜，该卫星计划采用碲锌镉(CZT)虚拟弗里希栅(VFG)探测器阵列对伽马射线源进行康普顿散射成像和能谱测量。
VFG...

宇宇宙线缪子具有能域宽、穿透性强、无人工辐射等特点。这使得缪子成像技术可以实现目标物的非接触、远距离、无损成像。目前，常用的成像方法为利用缪子自身信息成像的散射和透射成像技术及利用缪子与物质相互作用产生的次级粒子信息来进行成像。其中，提高图像重建的速度及质量是扩展缪子成像技术应用领域的关键。本文在模拟层面：（1）提出了对高原子序数（Z）材料检测的新型快速成像算法，将传统的POCA 成像算法与机器学习DBSCAN 算法有机结合，并引入OPTICS 算法进行参数优化。（2）研究了一种针对低、中Z 材料成像的符合径迹密度成像方法，模拟了缪子与物质相互作用产生次级粒子的过程，给出了次级粒子的类型及对重建成像的机理。（3）在研究过程中发现，散射成像技术无法对低Z 材料成像，符合径迹密度成像技术由于自吸收效应所重建高Z...

为满足当前对于γ射线成像的要求，康普顿成像利用γ射线与物质相互作用的机制，可在无准直器或者编码板的情况下实现对放射性物质的成像。本文提出了一种采用长条状闪烁体利用双端读出的信号进行位置和能量检测的方案，最终利用长条探测器构建两层探测器阵列，第一层阵列作为康普顿成像的散射层，第二层作为吸收层。
双端读出闪烁体已广泛运用于辐射成像和高能物理实验中，在长条闪烁体两端耦合有光学读出器件，当闪烁体长宽比很大时候（长宽比值>20），闪烁体轴向作用深度（DOI，depth of...

应用于sPHENIX探测器上基于实时机器学习的快速数据处理
陈耀忠1，郎磊1，王亚平1，陈凯1
1.华中师范大学，湖北，武汉 430000
RHIC 提供的质子束流亮度可使质子-质子和质子-金核碰撞事例率达到 10 MHz ，而sPHENIX 探测器的量能器读出速度限制整体触发率在15 kHz左右，若采用现有触发读出模式则只有少于1%的碰撞数据被收集。因此，我们基于无触发读出的硅像素与硅微条探测器的高宽带数据流，针对重味物理设计新的触发系统以提升其触发效率。该系统基于机器学习实现快速碰撞事例的径迹重建和重味事例（碰撞中产生了粲夸克或底夸克）触发算法，该算法最终将被部署在基于FPGA的板卡，以实现在线、高速、低延时的重味物理事例判选。
基于快径迹探测器MVTX 和INTT提供的带电粒子在 5...

核辐射成像技术作为搜寻放射性热点的重要手段，能够对辐射热点的空间分布进行重建，在环境监测、国土安全、核退役和核应急等领域得到广泛应用。针对康普顿成像技术对低能射线成像灵敏度较低的问题，采用阵列自编码探测器的方式同时对高、低能伽马射线进行成像。阵列自编码探测器共两层，第一层作为自编码探测器不仅可以作为低能射线成像的前端准直器，还可以作为高能射线进行康普顿成像的散射探测器，覆盖更宽的成像能量区间，第二层作为吸收探测器进行成像。
为了更好地研究阵列自编码探测器对高、低能伽马射线的成像效果，本研究中采用6×6×5mm的CsI(Tl)闪烁体耦合同面积的SiPM构成自编码探测器的最小探测单元，并采用6×6×10mm的CsI(Tl)...

近年来，组织等效比例计数器(TEPC)在放射治疗、空间辐射测量、核应急监测中具有了更为广泛的应用，因为它可以提供关于不同类型辐射的能量沉积的定量和定性信息。本研究基于核应急中的探测需求对两种不同结构的TEPC进行了性能对比，并讨论了它们的电场均匀性和角度依赖性。在实验室中搭建了一个带有密闭腔室的平面级联GEM TEPC，并对探测器中的常见材料进行了放气特性的测试。实验结果表明，在所有测试材料中，聚醚醚酮（PEEK）的放气率最低，被选为TEPC探测器的主要组装材料。采用Am-241作为探测器的内置放射源进行校准，并研究了探测器的增益特性。在54.72 kPa的气体压力下测试了长期运行的稳定性，7天（168小时）的增益一致性优于97.8%，4天（96小时）的相对增益变化小于1%。

地面伽马射线闪光(Terrestrial Gamma-ray Flashes,...

宇宙射线缪子来源于宇宙射线与大气层相互作用，通量非常丰富，且缪子具有非常强的穿透能力，可以穿透数百米的岩石，其高能部分甚至可以穿透数千米深的岩石。通常利用天然缪子来进行大体积物质的成像，在地质研究领域，可以通过缪子透射成像的方法获取地质信息，对土壤中的空腔进行探测。在探矿领域，也可以利用缪子透射成像的方法，将探测器置入钻井中，就可以对矿藏的分布进行探测，节省大量的人力物力。但在勘探钻井中，要对矿藏进行定位需要较好的角度分辨率，且钻井的口径有所限制，目前国内外尚没有在这两方面都满足要求的缪子成像探测器。本文通过蒙特卡罗GEANT4程序，在国内外研究的基础上设计模拟系统研究了一种读出通道合理，适用于小口径钻井探矿的圆柱形探测器。模拟了所设计探测器对土壤中金矿进行成像以及对土壤中空腔进行定位的过程，同时研究了相应的成像算法，利用该成像算法实现了矿藏位置的呈现与空腔距离的测量。模拟结果表明，...

确定行星表面的主要和重要微量元素的空间分布是行星探测的重要目标之一。伽马射线探测具有探测能量范围广、探测深度大和激发源自然产生的优势，已经被证明是一种可靠的元素探测方式，并被多个行星任务所采用。但是目前的行星伽马谱仪在体积、质量和功耗等行星科学载荷参数和能谱分辨率等方面还有进一步完善的空间。CdZnTe 探测器探测器具有高分辨率、体积小和室温工作的特点，可以很好的契合行星伽马能谱探测任务。基于CdZnTe探测器的行星元素伽马谱仪原理样机使用CdZnTe探测器作为主要探测器，BGO晶体反符合屏蔽和辅助探测，本文仿真了此种探测组合结构的性能，并实现了伽马谱仪原理样机。该谱仪进行了放射源、反射性土壤和中子激发特定元素实验，CdZnTe探测器对$^{137}Cs@662keV$的能量分辨率为2%，BGO晶体可以辅助探测高能伽马射线，可以分辨行星探测的主要元素。

同步辐射装置是重要的多学科研究平台，探测器技术则是决定同步辐射装置性能发挥程度和运行效率质量的关键因素。硅漂移探测器（Silicon Drift Detector, SDD）是一种高计数率、高能量分辨率、无需液氮冷却的探测器，近年来在同步辐射谱学实验中应用广泛。项目组依托于先进光源技术研发与测试平台（PAPS）传感器及快电子学实验室搭建了谱学探测器研发与测试平台，可以实现谱学探测器的全流程测试验证。在SDD传感器方面通过设计和优化器件结构和工艺参数，开发成功8吋专用半导体制造工艺，实现单元和阵列SDD传感器的制备。经测试单元SDD传感器漏电流可达10pA@-20℃，2x10单元阵列传感器漏电流可达20nA@25℃；研制了多通道超低噪声电荷灵敏前放ASIC，噪声达到ENC~ 5e+6e/pF@-20℃（for SDD...

超导相变边沿探测器（Transition-Edge Sensor，以下简称TES）是一类基于低温超导材料的探测器。其利用材料由超导到失超的相变过程中电阻随温度的急剧变化，来进行粒子能量的精确测量。入射粒子轰击到TES上之后，其能量最终以热量的形式耗散到TES中，此过程带来的温度变化使得TES电阻急剧增加，从而在恒压偏置的电路下输出电流信号，电流信号的大小即反映了入射粒子的能量值。此种探测器的能量分辨率由超导材料的声子热噪声决定。利用低温超导材料极低的相变温度（～100 mK），可以实现极高的能量分辨率。该类探测器在光子、带电粒子探测中均有应用，在硬X射线能量段的分辨率E/∆E可达2000。其出色的能量分辨率相较基于半导体的探测器来说有明显优势。
本课题组基于超导铝锰合金材料进行TES探测器的研发，设计了不同尺寸、工艺参数的TES，得到了饱和能量大于60...

为实现半导体碲锌镉（CdZnTe）探测器在核安全监控、质子重离子放疗射程评估验证等高能射线成像领域的应用，设计了像素型CdZnTe康普顿成像探测器，计算探测器的几何参数、能量分辨率以及多普勒展宽等因素对康普顿探测器空间角分辨率的影响。结合器件制备工艺和器件性能之间的关系，优化了CdZnTe像素探测器的像素电极尺寸，探测器在电极平面的空间分辨率等于像素尺寸2 mm；结合深度灵敏算法，探测器在垂直于电极平面的空间分辨能力为1 mm。计算得到探测器的几何参数对角分辨率的响应曲线，总体而言，发生康普顿向后散射时的探测器角分辨率优于发生康普顿向前散射时的探测器角分辨率，当散射角在2.5°-160°之间时，像素型CdZnTe康普顿成像探测器总体角分辨率优于0.5°。采用直径为3 mm和 5 mm的两个活度存在差异的137Cs放射源进行康普顿成像实验，两放射源相距约1.5...

高能宇宙辐射探测设施（HERD）是计划于2027年安装在我国空间站的空间天文和粒子天体物理实验，预计连续运行十年以上。HERD主要科学目标包括：（1）宇宙线电子能谱精细测量及高灵敏度暗物质信号搜寻；（2）宇宙线起源、加速和传播机制；（3）高能伽马射线全天巡天和监视。HERD采用三维位置分辨、五面灵敏量能器等创新设计，其核心科学能力将长时间保持大幅度国际领先，将成为中国空间站标志性的旗舰级重大科学实验和具有重大影响的大型国际合作项目。

闪烁晶体作为辐射探测器的关键核心材料，在深空探测、核医学成像、国土安全、高能物理等领域有广泛应用。随着对探测器效率、成像质量、核素识别能力的要求不断提升，闪烁晶体正沿高能量分辨、高时间分辨、多粒子甄别的方向发展。针对以上发展方向，本报告综述了闪烁晶体领域的研究现状、挑战与机遇。重点介绍快衰减、高能量分辨、多模探测闪烁晶体的最新研究进展，特别是我所在相关方向的研究成果。以及针对本领域未来发展面临的核心挑战，重点介绍闪烁晶体材料的新发展机遇——基于低维钙钛矿结构的强限域激子发光晶体。这类晶体材料拥有高稳定性（不潮解）、高光产额（＞80,000 photons/MeV）、高伽马能量分辨（＜3.5%@662keV）等优点，还可实现多种射线/粒子（X、α、β、γ射线和中子）的高效探测和甄别。

微结构气体探测器（MPGD）具有高计数率能力、高能量和时空分辨、抗辐照、低离子和光子反馈、能大面积制作等优点，代表了当前气体探测器发展的前沿方向。核与粒子物理大科学实验中粒子探测装置的建造与升级，如ATLAS内端盖缪子谱仪升级、CMS前向缪子谱仪升级、ALICE时间投影室升级，与新一代对撞机实验的探测器预研等，推动着MPGD的技术不断发展，并突破性能指标极限。随着MPGD技术的发展和成熟，其应用场景也已超出了核与粒子物理实验，扩展到核安全监测、放射医疗成像、工业CT检测等更广阔的领域。本报告将介绍MPGD的研究历史、发展与应用现状，探讨其在国计民生中的应用潜力和前景。

随着2021年11月全球首台FDA认证的光子计数CT(NAEOTOM Alpha)发布以来，光子计数CT的发展与应用进入加速期。光子计数CT的核心在于探测器，也是挑战。本报告将从光子计数CT对探测器的需求出发，介绍目前探测器技术的发展情况。

放射治疗采用X光、电子、质子、重离子等放射性物质定向照射和杀死肿瘤，是治疗癌症的重要手段。超过一半的癌症患者都要接受放疗。报告人的主要研究领域是图像引导的放射治疗。医学影像，比如计算机断层成像（CT）、磁共振成像（MRI）、光学成像（Optical Imaging）、超声成像（US）等，在肿瘤放疗中发挥着至关重要的作用。报告将介绍如何通过多种相互补充的医学影像模态，更准确的定位肿瘤，从而实现毫米级的精准施照。并且介绍自主研制的多模态图像引导的精准放射治疗科研平台。

大语言模型展现出令人印象深刻的通用性，是学术界和产业界的研究热点。这个报告首先从模型、数据、训练和微调等角度分析大语言模型及其特点，然后针对大语言模型在处理语音、图像、信号等多模态信息方面能力的不足，简要介绍多模态大模型的一些研究工作。

面向复杂场景下监测和定位放射源的需求，本文设计了一款基于位置灵敏光电倍增管（PSPMT）的编码信息采集电路。针对29×29的 MURA编码板结构，选型小巧紧凑的8×8阵列PSPMT采集伽马光子信号。编码信息采集电路中，均衡电荷分配单元把64路信号压缩到16路；电流灵敏放大单元把电荷转换为电压信号；阻抗电桥读出单元将通道数进一步降到4路；信号极性幅值调理单元实现电路隔离，对极性进行反向、输出可采样电压信号；差分ADC单元对4路信号进行12位采样；FPGA处理单元对采样数据进行寻峰并计算光子入射位置。实验测试表明本文电路可正常工作，能定位放射源并提供辐射强度分布数据。
关键字： PSPMT，读出系统，FPGA，辐射成像

BESIII CGEM(Cylindrical Gas Electron Multipliers) 项目是北京谱仪的一个升级项目，旨在用圆柱形气体电子倍增器（CGEM）替换BESIII内部漂移室， 以提高BESIII谱仪的性能和精度。本论文工作旨在在当前的 BESIII 数据获取软件框架中开发 CGEM DAQ(Data Acquisition) 软件。CGEM DAQ 的功能要求包括：运行界面、运行控制、事例组装、在线监测、电子学配置和数据读取、原始数据检查以及不同的运行模式等。性能要求应满足设计事件率为 4KHz，死时间应小于五个百分点。 工作主要集中在升级软件框架，添加一个新的 CGEM 探测器层，并开发 CGEM 探测器系统的特定功能。
CGEM...

互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器（CMOS image sensor，CIS）是具有低成本、低功耗、高集程度、控制电路简单、信号可随机读取、兼容大规模集成电路制造工艺等优良性能的可见光固态图像传感器，目前已广泛应用于航空航天、核工业、粒子探测、安监安防、消费电子等诸多领域。然而，当CIS在空间辐射环境、核辐射环境、加速器及粒子探测辐射环境下工作时，其性能会遭受辐照损伤的影响，导致CIS性能退化，甚至出现功能失效，进而影响以CIS为核心元器件的探测、成像系统的可靠性。CIS的辐照损伤效应主要包括电离总剂量效应、位移效应、单粒子效应。本文分别从辐照效应试验技术、测试技术、仿真模拟、损伤机理等方面综述了CIS辐照损伤效应的研究进展，总结了当前CIS辐照损伤效应研究亟待解决的关键技术问题。重点介绍了CIS中子（西安脉冲反应堆、中国散裂中子源）、质子（西安200...

宇宙射线缪子成像是目前核成像检测领域的研究热点之一，而基于新型的硅光电倍增器(SiPM)耦合光纤技术具有适用性强等特点。本文以1×1×60cm的塑料闪烁体条和SenSL公司的SiPM为主要实验元件，进行了初步验证实验。自主研发了一款SiPM信号放大电路及其偏压供电电路。使用了Micro-Cap...

X射线偏振是研究天体物理的重要工具，当前主流的方法是通过硅像素传感器收集X射线光子与气体分子相互作用产生的光电子径迹测量X射线偏振。新一代硅像素芯片Topmetal-L是一款专用于大面积低能X射线偏振探测的像素传感器芯片，Topmetal-L相较于上代像素芯片具有功耗低、读出效率高(可以扫描指定区域)的特点，但也存在控制IO（Input...

以粒子对撞机等大型科学装置为代表的高能物理实验是当今物理学的一个重要研究课题。硅像素芯片是目前位置灵敏型探测器的研究热点，其优势在于极低的噪声和超高的位置分辨率。Topmetal -M2是2021年采用GSMC 130nm CMOS工艺制造的大面积像素传感器芯片。Topmetal-M2的像素阵列包含400(行)× 512(列)像素，像素尺寸为45µm×45µm，分为16个子阵列，每个子阵列400 ×...

低能X射线偏振探测器（Low Energy X-ray Polarization...

利用⁶⁰Coγ射线源，针对对多款不同工艺的国产星用双极晶体管，在高低剂量率辐照条件下进行了1Mrad(Si)电离总剂量辐照试验研究。实验结果研究表明，随着累积电离总剂量增加到比较高的水平，剂量率效应导致退化并未饱和，反而引入了新的问题。在100 krad(Si)较低总剂量辐照下存在ELDRS效应的晶体管，有可能在高总剂量辐照水平下表现为无ELDRS效应；工艺条件对高总剂量下剂量率效应的影响有很大区别，发射区尺寸越大，掺杂浓度越高且氧化层越厚的晶体管的损伤越大。且在100...

在高能物理实验中，探测器监控是实验组成的部分，为实验的稳定高效提供了有力保障。而报警系统作为监控系统的重要组成部分，用于实时监测实验过程中设备运行各种指标的报警状态并发布报警信息，以便工作人员及时进行解决。本文基于EPICS平台，以Kafka作为消息中间件，设计了探测器监控报警系统。该设计具有高吞吐，强实时的特点。
本文首先是对报警系统的系统架构进行了全面的设计，该系统总体的架构分为服务端、Kafka、上层的应用端。服务端组件Alarm Server和Auto Configurator分别用于监测过程变量报警状态变化和实现报警参数的自动配置。Kafka可以将过程变量的实时报警信息和报警系统的相关配置信息进行存储。上层的应用端主要有3个模块。分别是Alarms中的客户端组件、报警信息查询网页进行远程访问查询、微信发布程序。
本文将给出该系统的详细设计方法，并针对模拟的采集数据给出设计的合理性验证。

核电子学系统开发、核物理实验教学、放射医学等相关领域的教学和职业培训，都离不开放射源和探测器。这不仅需要大量的资金，也需要辐射防护和放射性管理的投入。针对以上问题，本文提出了一种基于FPGA的虚拟放射源探测器系统。该系统在上述领域能够代替实物放射源和探测器，从而提高核谱仪开发、实验教学和培训效率。
基于FPGA的虚拟放射源系统包括上位机虚拟放射源平台、千兆以太网口、FPGA数字处理平台、高速DAC数模转换电路。上位机虚拟放射源平台用于根据理论谱线按照一定的频率发射脉冲幅度信号；千兆以太网口用于将上位机虚拟放射源产生的脉冲幅度信息发送到FPGA数字处理平台；FPGA数字处理平台接收幅度信息、实现脉冲堆积并产生任意特定放射源和特定探测器相对应的脉冲信号以及控制以太网口；高速DAC数模转换电路用于将数字信号模拟化，成为具有特定放射源和探测器特征的核探测器输出信号。
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原子核裂变的末态产物包含了母核的丰富动力学信息，是研究原子核裂变物理的重要渠道。传统的实验手段大多限于对裂变碎片单一可观测量的测量，对同一裂变事件中不同裂变碎片的诸多可观测量之间的相关性研究并不充分。本工作致力于利用基于GEM工艺的低气压时间投影室，对裂变碎片的多参量进行关联测量，并计划结合缓发γ探测器精确标定裂变碎片径迹的能损测量结果，以实现对裂变碎片核素种类的准确鉴别。
与其他探测器相比，气体探测器能够更好地捕获重离子，且在低气压环境下，粒子的空间堆叠效应影响降低，带电粒子与气体分子的碰撞频率减小，使得能损测量更加准确。在实验中，我们首先使用55Fe源刻度信号幅度与收集电荷之间的对应关系，进而对GEM在不同气压下的增益均匀性进行刻度。实验结果显示，当工作气压降低时，达到相同增益所需的FTPC工作电压相应降低，能量分辨率会先变好，在气压为300...

基于ROACH2的数据采集终端设计
张来宇1，李正伟1，廖国福1,2 ，师昊礼1 ，段然3，张馨心3
1. , 2. 中国科学院大学，3.中国科学院国家天文台
摘要：微波动态电感探测器（ Microwave Kinetic Inductance Detectors ，MKID）是一种基于超导材料的低温探测器， 可应用于光学、X射线等波段的光子探测读取、暗物质的探测、单光子计数以及天线耦合等众多研究领域；在亚毫米波天文学领域,也有着良好的应用前景。
MKID探测器阵列工作时需要室温读出终端发出多载波激励信号，每个载波对应一个谐振器也即一个MKID探测器，光子信号作用于探测器后会改变超导体的阻抗，通过谐振电路可以将阻抗的改变转为谐振频率和幅度的改变，从而达到探测光子的目的。
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硅像素芯片广泛应用于高能物理实验中，其单像素的输出通常为整形后的脉冲信号，通过该信号可以提取时间和能量等信息。硅像素芯片的模拟输出需要通过模数转换器进行采样，硅像素芯片采用行列扫描的方式进行像素切换，这种扫描方式将导致两次像素采样之间的高时间间隔，即低采样率。因此低采样率将对提取脉冲信息带来较大的影响。
由于探测器系统的指数信号和随机噪声的存在，传统的曲线拟合方法不足以达到最佳的精度和效率，且这些脉冲提取和修正的方式都是基于离线状态对数据进行分析。深度学习中的卷积神经网络不仅拥有深度学习处理脉冲信号的速度和精度的优势，且在高能物理学在线数据分析中有这良好的速度和准确性。
针对此问题，本文首先通过对硅像素芯片的单像素固定采样获取最接近真实情况的脉冲信号，然后通过全像素扫描的脉冲数据对神经网络进行训练，最终本文通过回归网络推断出脉冲的最高幅度以及对应的时间。基于降噪自编码器模型，设计...

中子在核反应堆功率监测、医疗应用以及高能粒子物理研究等领域具有广泛的应用价值。由于中子不带电荷，几乎不与物质发生反应或能量交换，高能中子会破坏材料中原子间化合键从而使材料的质量逐渐变差，所以一种耐辐照且能准确探测到中子信号的中子探测器的制备变得尤为重要。BN作为宽禁带半导体材料具有6eV左右的禁带宽度、高击穿场强(约8MV/cm)、阻值极大及耐辐照等优异特性，最为重要的是天然硼元素中含有约19.78%的10B。10B与其他元素或同位素相比，与热中子反应的概率较大，其反应截面达到了3840barn。到目前为止10B富集的10BN薄膜的制备较为困难，本文提出了一种基于天然硼源的BN夹层结构热中子探测器，在两个40微米厚度的BN薄膜中间插入丰度为99.9%的10B或6LiF，通过改变中子转换材料的厚度来探究该结构对热中子探测效率的影响。采用Geant4软件进行模特卡罗模拟对夹层结构BN中子...

摘要：宽禁带半导体碳化硅以其耐高温耐辐照的特性在核辐射探测领域备受关注。在粒子甄别和能量测量方向，与常规使用的硅ΔE-E探测器相比，4H-SiC基ΔE-E探测器可以提供更大范围的粒子能量响应和更高的辐照稳定性。然而，高质量的4H-SiC基的ΔE探测器的制备主要受限于以下因素：碳化硅材料稳定的物理化学性质，导致难以研磨加工；碳化硅材料80um的自支撑极限；以及在减薄工艺中不可避免的晶体损伤和加工副产物的附着。由于ΔE死层厚度的降低是提高ΔE-E探测器中能量分辨和粒子鉴别的关键，因此亟待寻找一种低损或无损的高效减薄的碳化硅减薄工艺以获得可操作的4H-SiC高质量薄外延。本文通过激光刻蚀工艺通过将高光束质量的小功率激光束聚焦成极小光斑，可将材料在瞬间汽化蒸发，高效可控的减薄碳化硅，通过控制激光器加工功率，加工面积为1cm2的外延层10um厚的高质量4H-SiC外延片样品，局部去除碳化硅外延...

紧凑型重离子谱仪（Compact Spectrometer for Heavy IoN Experiment，CSHINE）实验的物理目标为研究重离子碰撞及费米能区的核状态方程。2024年，CSHINE的部分探测器将迎来升级。升级的探测器系统将会提高对读出电子学的要求，特别是采样率、采样精度及读出带宽。面向CSHINE未来升级的γ径迹探测器及具备中子/伽马甄别能力的塑料闪烁体探测器的全波形读出需求，本文研制了6U-VPX标准的波形数字化系统。波形数字化系统由系统底板及FMC （FPGA Mezzanine Card）子卡组成。FMC子卡基于ADI的4通道，500 MSPS采样率，14-bit采样精度，JESD204B输出标准的AD9694设计，而底板则以Xilinx的Kintex UltraSCALE KU060为主控芯片，并设计有64-bit DDR4...

硅漂移探测器（SDD）由于采用侧向耗尽技术，电子收集极（阳极）的电容相较于Si-PIN探测器更小且不会随探测器面积的变化而变化，具有更好的噪声性能表现。因此在对噪声较为敏感的软X射线探测领域，使用SDD作为探测器是一种主流。在目前大量使用的商业SDD探测器系统中，大部分通过数字算法来实现对SDD信号的滤波成型、堆积判弃、基线恢复、峰值提取和死时间校正等工作。但目前这类商业探测器在真空系统中由于没有适配的噪声处理方案因此无法在复杂多干扰的真空系统中达到最优噪声性能。这使得探测器系统在复杂真空系统中难以测得硼甚至锂元素的特征荧光线，而在这一能区也是X射线聚焦镜有效面积较大的区域，因此具备对硼元素特征荧光线附近的低能X射线的探测能力对X射线聚焦镜标定具有一定的意义。为此计划研制硅漂移探测器数字处理系统，针对复杂真空系统环境设计屏蔽和滤波方案，降低环境中的电磁干扰对系统的影响。本数字处理系统...