爱因斯坦探针卫星（EP）是一个空间X射线天文台，旨在对宇宙软X射线波段进行高灵敏度的监测，有望系统性发现银河系内和河外X射线暂现源，并监视已知源的时变。EP卫星有两个载荷：宽视场X射线望远镜使用微孔 X 射线光学器件和大靶面科学级CMOS探测器实现了3600平方度视场的实时监测，核心器件完全国产化；后随X射线望远镜使用Wolter I光学和PNCCD探测器实现高灵敏度后随观测。EP卫星是由中国科学院主导、欧洲航天局、德国马普地外物理所和法国航天局共同参与的国际合作项目。自2024年1月发射以来，卫星工作状态良好，目前处于测试定标阶段，已发现20余例强暂现源和100余例弱暂现源，并捕捉到200多例恒星耀发，展示了其强大的科学能力。
南极冰立方中微子望远镜（IceCube）于2013年发现来自银河系外弥撒的高能中微子流，开启了高能中微子天文学的新纪元。然而，经过十余年的数据累积，IceCube仅发现两个对应源的证据：暂现的蝎虎座天体TXS0506+056和稳恒的活动星系NGC 1068，大部分天体中微子的起源未知。为了解答IceCube中微子的起源，并实现通过天体中微子探索极端宇宙，亟需建设角度分辨率及事例统计量大幅提升的二代中微子望远镜，海铃计划的提出正是瞄准了中微子天文学重大突破的新机遇。本报告将简述中微子天文学的最新进展，海铃计划的现状、规划及挑战。
在核物理、粒子物理、辐射等应用背景下，粒子与其周围物质相互作用将产生电子、光子等一系列可被放大并记录的信号。通过激发与收集该信号实现成像、粒子物理量分析辨别以及分类筛选等成为核物理领域中探索微观世界的主要手段。而粒子探测器则是支撑上述实验的至关重要的部件。同时工作在空间和核辐射环境中的微电子器件受种类不同、能量不一的粒子和光子照射，将导致性能退化甚至功能失效。
本报告面向核衰变产生的光电信号探测需求，提出了一种利用三维一体探测器集成方案，集成模块涵盖薄膜探测结构、垂直互连结构及抗辐射CSOI器件。该技术基于超低本底基底材料进行多层正交探测单元图形设计与制造，提升了粒子收集效率，降低了信号噪声。提出低漏电图形垂直互连技术，形成与后端电子学器件实现立体集成的工艺方法。并在电子学器件方面开展了抗辐照技术研究。采用两次智能键合与剥离方法制备CSOI晶圆材料，该材料在两层隐埋氧化层（BOX）...
十三五国家重大科技基础设施“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施（简称锦屏大设施）自2018年获得国家发改委可行性批复，2020年启动建设，2023年12月具备实验组入驻条件，预计2024年底完成工程竣工和科研仪器设备安装调试等工作。本报告将介绍锦屏大设施主要工程进展，尤其是低本底控制工程方面的进展及成效，同时给出极低辐射本底谱仪研制的现状及进展，力争2024年底开始竣工验收工作。
JUNA突破深地复杂环境下强流加速、高效率探测器和毫安级核反应靶等关键技术，开创我国深地核天体物理测量新领域，在深地实现了恒星内部核反应的精确重现，综合指标国际领先，取得一批原创成果，其中伽马射线天文学反应达到最高精度、圣杯反应达到最高灵敏度、古老恒星中钙丰度的起源之谜首次揭示，中子源反应澄清了30多年的分歧。成果入选核学会十大进展和亚太物理大会报告。
人工智能等先进计算技术使更强大的建模与模拟成为可能，是高能物理取得重大突破不可或缺的手段。本报告将介绍经典机器学习和前沿大模型等计算技术在高能物理领域的应用，包括机器学习在模拟、重建、分析、实时处理等方面的应用；重点介绍基于大模型的用于BESIII物理分析的“赛博士”智能体的总体设计、各个组件及其最新进展；最后将展望生成式AI带来的机遇和挑战。
主要讲为复杂的分布式系统增加调试及诊断、慢控制接口
具体内容包括：
1，FT4232实现的JTAG+SWD+2XUART
2，ZYNQBee1 V3实现的XVC及ZMC101测试用FMC子卡
3，ZYNQBee1 V3/ZYNQBee2E V1/ZYNQBee2T V1实现的C2C，分别基于LVDS和Serdes
本文提出了一种基于FPGA电压参考型接收器的电荷数字转换器（Charge-to-Digital Converter, QDC）,并以此原理设计了小型化、低功耗、低造价的128通道前端电子学，用于SiPM探测器的信号读出。整套系统分为模拟板和数字板。在模拟板上，集成了128通道QDC的模拟元件，如放大器。在数字板上，核心器件是FPGA，还有对应的电源、晶振和配置芯片等。整套系统的尺寸为80 mm80 mm15...
随着塑闪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 阵列读出的塑料闪烁光纤探测器在设计制造上的成本和复杂度降低，可实现多种尺寸和形状的制备，甚至能够提供与传统硅微条探测器相当的高位置分辨率，因而在空间和地面的粒子物理实验中具有广泛的应用前景。该报告将从探测器模拟、器件测试、模块制备以及读出电子学等方面，介绍大尺寸、高位置分辨的塑料闪烁光纤探测器设计原理和研究进展。
大面积、高位置分辨的粒子径迹探测是微结构气体探测器（MPGD）研究和应用的重要方向之一，当前国际上仍然没有令人满意的技术方案，尤其是在抑制打火实现长期稳定性、大面积高分辨读出方法、以及高辐照本底与计数率等方面仍面临挑战。本文中，我们采用热压接Micromegas制作方法，开展了从400 mm× 400 mm到600 mm×600 mm的大面积Micromegas径迹探测器制作和性能研究，完成多个大面积Micromegas径迹探测器研制，并搭建宇宙线测试系统，开展其位置分辨、探测效率、MicroTPC重建等性能研究。宇宙线测试结果显示，400mm× 400...
团队提出由 LYSO 和 GAGG 棋盘式晶体排布组成的新型 PET 探测器，并采用 DCI 技术区分两种超小尺寸晶体像素阵列，可用于超高空间分辨率小鼠脑专用 PET 成像。
硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）是一种利用硼-10同位素和热中子反应选择性杀死癌细胞的放射治疗方法，具有精确性高、副作用小及治疗周期短等优势，是一种极具前景的放射治疗手段。测量BNCT中子束的注量率空间分布对于确保治疗的精准性和有效性，最大限度地杀死癌细胞同时保护正常组织至关重要。针对这一需求，使用具有高计数率和高位置分辨的Micromegas（Micro-Mesh-Gaseous-structure）探测器，可以精确快速地测量高注量率、大面积的中子束，但这也带来了300路读出通道、单通道800...
康普顿相机是一种利用康普顿散射原理进行γ射线成像的技术，不依赖机械准直，在环境监测和医学成像等领域被广泛应用。其特点包括大视野、高效率、高分辨率和宽动态范围，具有巨大发展潜力。本研究基于国产硅光电倍增管(silicon photomultiplier，SiPM，NDL EQR20 11-3030D-S)设计并测试了一台完全国产化的康普顿相机。该相机由两层探测器阵列组成，每层探测器均由硅酸钇镥闪烁晶体(Lutetium-yttrium oxyorthosilicate，Lu2(1-x)Y2xSiO5，LYSO)阵列和6 × 6的SiPM阵列耦合而成，阵列尺寸为25.4 mm × 25.4 mm。在保持晶体阵列总尺寸不变的情况下，实验测试了不同晶体尺寸下的晶体阵列Flood...
时间投影室（Time Projection Chamber，TPC)是一种具有高精度带电粒子径迹探测能力的气体探测器。研究内容包括探测器制作、寻找最优工作气体组分、获取最佳雪崩区厚度和闭气室研发等研究内容，介绍了应用于时间投影室的一种新型光刻一体化微结构探测器及其性能，该探测器使用光蚀刻一体化方式制作，是一种高位置分辨率、高计数率和高效率的气体探测器。为了寻找探测器最佳的工作条件，使用55Fe豁免源测试了实验室研制的流气型光刻一体化微结构探测器在不同Ar和CO2比例下的增益、能量分辨以及在最优气体比例下的均匀性。密闭型微结构探测器的研制是TPC预研工作之一，组装完成的首版密闭型微结构探测器经过21天连续测量。
低温高密核物质测量谱仪，即兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验（CSR External target Experiment，简称CEE），将是我国第一台运行于GeV 能区的完全自主研制的大型核物理实验装置。CEE实验通过对重离子碰撞产物的近全空间测量，对低温高密相区的核物质状态的结构和性质开展深入研究。在CEE谱仪下游方向的束流线附近设计零度角量能器（Zero-Degree Calorimeter，简称ZDC），测量前角区带电粒子在探测器中的沉积能量和位置分布，用于重建碰撞事件平面和确定事件中心度。ZDC可实现500...
数据获取系统在高能物理实验中承担着数据读出，数据在线处理等任务，是高能物理实验的重要组成部分。本文主要介绍了课题组开发的数据获取与在线处理平台——Radar(heteRogeneous Architecture of Data Acquisition and...
SFA (Spectroscopy Focusing Array) 为eXTP中进行时变与能谱观测的载荷。在eXTP中共含有6组全同的SFA载荷。每组SFA载荷包含一组由45层镜片嵌套而成的，焦距为5.25m的X射线聚焦镜，和一个有19个像素，且用硅漂移探测器 (Slicon Drift Detector,...
PandaX-III实验采用基于微网格气体探测器（Micromegas）读出的高气压氙TPC方案，将在中国锦屏地下实验室搜寻136Xe的0υββ稀有衰变。其中，研制具有高粒度、高能量分辨率、低放射性本底，以及长期稳定运行的Micromegas是实现这一科学观测的关键。通过采用中科大研发的热压接和丝网印刷两种Micromegas制作方法，开展原型Micromegas研制，先后进行了多个探测器版本迭代，逐一突破了极窄非灵敏区支撑边框、低放射性本底材料和高能量分辨等关键技术难点，攻克柔性基材、增益均匀性、高气压稳定性等多项挑战，最终实现了具有极限性能指标的Micromegas原型探测器的研制：在1bar的常压条件下，最高增益达到105，能量分辨优于13%（FWHM）的原理极限水平，增益均匀性好于5%；在10 bar气压的Ar和2.5%...
研究背景及目的：高能Gamma光子在介质中传播所产生的电子速度超过光子在该介质中的传播速度时，会发生切伦科夫（Cherenkov）辐射，这种电磁辐射现象广泛应用于时间测量和粒子识别。飞行时间测量技术（TOF）是正电子发射断层扫描（PET）中的高精度定时方法，能够提升正电子发射位置的测量准确度。切伦科夫光子探测可以提供皮秒级的时间分辨率，进一步提升了TOF-PET的定时精度，有助于提高TOF-PET测量正电子发射位置的精确度，从而显著提升PET图像质量。
研究材料及方法：本研究使用蒙卡仿真程序GATE中的LUT Davis模型，模拟了Gamma光子进入LYSO晶体条后，SiPM单元阵列接受到荧光信号的时间分布。研究中使用的LYSO晶体条尺寸为2 mm × 2 mm × 20 mm，SiPM单元尺寸为2 mm × 2 mm。模拟中设置了10^7个511 keV...
地球2.0任务（Earth2.0）是一个空间卫星项目，它包括了一个微引力透镜望远镜,该望远镜考虑使用Teledyne e2v的CCD290-99作为备选成像探测器。本文将对CCD290-99探测器的原型相机系统和空间抗辐照能力进行介绍和分析。
在核聚变反应堆环境中，电子学系统受到振动、电磁脉冲以及中子和伽马辐射等多重影响。核聚变反应堆的诊断系统运行过程中会累积较高辐射剂量，导致系统的信号衰减和系统中断。此外，在核聚变反应堆实验期间，维护电子学系统往往不可行。因此，评估用于核聚变反应堆的电子学系统的辐射耐受能力是至关重要。为了验证各种诊断系统中前端电子学和电缆的抗辐射能力，设计了一块测试电路板。该电路板集成了多种常用的放大芯片和电源芯片，以评估它们在核聚变反应堆环境中的性能。实验选择了三种核聚变反应堆中常用的电缆（MI-cable、Kapton-cable和同轴线缆）进行独立测试，以评估它们在辐射实验前后的参数变化。伽马辐射实验在南京航空航天大学的辐射中心使用钴-60辐射源进行。测试电路板在两个测试点暴露于连续伽马辐射中，剂量率分别为6 Gy/min和1...
我国首台第四代高能同步辐射光源具有高能量、高亮度、低发射度等优点，如何在不降低光源高亮度的情况下实时监测光强和光斑位置，这对探测器的抗辐射、耐高温等能力提出了更高的要求。为解决这一问题，高能物理研究所开展了用于高亮度 X 射线探测的金刚石探测器的研制，以满足高能同步辐射光源束线位置监测和吸收谱实验的需求。金刚石探测器所需的数据获取系统是整体系统中必不可少且十分重要的一环。数据获取系统负责读出电子学的控制、数据的获取与处理和实时监测等功能。整体分为在线软件和数据流两部分。在线软件部分采用开源的Qt平台实现可视化图形界面与用户交互。该界面提供读出电子学配置、系统的运行状态显示与控制功能，同时实时显示 X...
相对阻止本领（RSP）是质子放疗中决定质子最佳的入射角度和剂量的核心参数。传统利用X光CT图像引导的方法，通过X光衰减程度（HU）转化得到RSP，存在5%左右的误差，正逐渐被多能X光CT和质子CT等先进技术取代。“质子计数”作为质子CT方案的一种，兼具高RSP分辨和低剂量的优势，然而如何快速准确地探测和重建质子的位置和能量是其面临的主要挑战。
本工作介绍了一种高计数率质子CT的设计方案，旨在10cm x...
阻性微槽型气体探测器（μRGroove）是一种具有槽型倍增结构的紧凑型单极微结构气体探测器（MPGD）。其采用PCB工艺和化学刻蚀工艺在铜-聚酰亚胺-类金刚石薄膜（DLC）复合基材上制备长槽型放大结构，其中DLC阻性电极面电阻率为10~100MΩ/□，用作猝灭保护能以单极放大结构实现1E4的有效增益；槽厚50μm，上下宽度分别为70/50μm，长槽顶部的金属铜层呈长条状，可以接地作为一维条读出，因此只需额外一维读出条即可实现二维位置分辨。由于二维读出分列倍增区域两侧，可以避免感应电荷分享效应，能将感应信号幅度提升近一倍，这对大面积径迹探测和圆柱形MPGD应用极为有利。本报告将介绍10cm×10cm...
NνDEx（No Neutrino Double-beta-decay Experiment）是基于高压气体时间投影室（Time Projection Chamber，TPC）新型无雪崩放大电荷测量技术来寻找六氟化硒无中微子双贝塔衰变现象的实验。端盖可容纳一个直径为0.9米的读出平面，大约由10000个Topmetal-S传感器组成。本文主要介绍前端电子学的方案设计和基于商用芯片的19像素前端读出电子学原型样机。
前端电子学主要由数十个前端读出模块组成，每个模块则由Topmetal-S传感器、波形数字化和数据传输电路构成。其中，Topmetal-S传感器主要用于收集电荷，并通过片内电荷灵敏放大器（Charge-Sensitive Amplifier，CSA）放大后输出模拟脉冲。现阶段，波形数字化主要采用商用多通道模数转换器（Analog to Digital...
ps级超快时间响应光电倍增管作为核心探测器件，其对核探测技术的发展至关重要。本文基于大尺寸静电聚焦微通道板型光电倍增管研制技术，采用CST仿真软件，建立近贴聚焦结构微通道板型光电倍增管结构，研究前近贴系统、微通道板、后近贴系统等参数以及电子学分压比对时间性能的影响，利用超高真空系统，研制出近贴聚焦微通道板型光电倍增管，经过测试与评估，所研制的近贴聚焦微通道板型光电倍增管在单光子条件下约30ps，多光子条件下约10ps。未来的工作将继续研究挖掘ps级超快时间响应光电倍增管的时间极限，以支撑核探测技术的高质量发展。
微结构气体探测器具有易大面积制作、位置分辨率高等优点，已在粒子物理实验领域得到广泛应用。庞大的读出通道数是限制其更高精度和更大面积应用的瓶颈之一，也对系统的集成度、功耗、成本等方面带来了极大挑战。如作者正在开展的宇宙线缪子成像装置研究中，需要采用大面积高位置分辨的Micromegas探测器以提升有效接收面积，这也带来了需要海量读出通道的挑战。针对这一挑战，本研究提出了应用于时间和空间稀疏条件下的读出电子学通道复用技术——直接编码读出方案，并通过相关理论证明其可行性。基于这一理论，本研究完成了两种编码复用方法的构建，并开展了不同压缩比例的编码复用前端电子学设计。在当前的设计中，最高能够利用64路电子学完成1024路探测器信号的读出，即实现16倍的通道压缩比。设计的编码复用电路已经在不同尺寸的探测器上得到应用，并结合40 cm × 40...
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...
作为研究物质结构和动力学性质的理想探针，中子散射技术已在凝聚态物理、化学、生命科学、材料科学等多学科领域的研究中被广泛采用。作为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，中国散裂中子源（CSNS）项目于2018年正式对用户开放，很好满足我国在多学科领域内对散射中子的强劲需求。位置灵敏型中子探测器是中子散射实验中的关键设备，通过入射中子与探测器内核素的相互作用来实现中子探测。但随着3He气体资源短缺、价格飞涨，基于3He气体的中子探测器已经无法满足急剧增长的中子探测需求。项目组自主研发的基于SiPM阵列读出的大规模闪烁体敏中子探测器，具有高的中子探测效率、高位置分辨率和可大面积拼接等优点，已经在CSNS多个中子谱仪上实现大规模应用。
粒子治疗是一种高精度放射治疗技术，它能够通过束流配送系统将放射剂量准确地集中在肿瘤组织上，最大限度地减少对周围正常组织的损伤。由于人体的器官移动、个体的密度差异、患者的摆位精度、束流配送误差等因素引起照射的深度不确定性，是制约离子治疗精度进一步提高的主要因素。本研究提出利用CeBr$_3$闪烁体阵列探测粒子治疗中产生的次级粒子计数，建立次级粒子计数分布与粒子束流射程之间的对应关系，实现治疗过程中实时监测粒子束流的射程位置。利用多种放射源（如$^{241}$Am、$^{152}$Eu、$^{22}$Na等）对各个CeBr$_3$闪烁体探测模块进行能量刻度。当次级粒子在CeBr$_3$闪烁体中沉积能量超过一定阈值，则对该次级粒子进行计数，且不需要鉴别该粒子的种类。本研究利用CeBr$_3$阵列分别探测了质子束、碳离子束轰击PMMA靶体产生的次级粒子计数。利用EBT3胶片测量粒子束（质子、...
X射线偏振可以反映天体的磁场、几何、辐射机制等重要信息，是粒子天体物理研究的重要探针。目前对于2~10keV能段的X射线，以气体像素探测器（GPD）和气体时间投影室（TPC）为代表的气体微结构探测器可以提供高灵敏度的偏振测量，因此我国科学家研制的“极光”立方星和CXPD立方星、NASA的IXPE卫星，以及我们正在研制的eXTP卫星、Polar2项目、WXPT卫星和CATCH项目均采用气体探测器进行X射线偏振测量。本报告将对当前气体X射线偏振探测器的研制进展和空间应用情况进行介绍，并根据空间项目应用过程中发现的当前偏振探测器存在的问题，提出新一代3D光电子径迹X射线偏振探测器应具备的特性，并介绍发展新一代探测器的关键技术在国内的发展情况。
本文介绍了一种数字延迟发生器（DDG）原型的设计方案与实现过程，该原型具备高精度、低抖动和宽延迟范围的特点，并完全基于现场可编程门阵列（FPGA）实现。该DDG的结构融合了嵌入式时间-数字转换器（TDC）与多级时间插值（MTI）延迟逻辑的组合。本文深入探讨了在外部触发模式下影响延时抖动的各种因素，并精心选取了针对这些因素的优化策略。嵌入式TDC通过自动校准，能够精准地测量外部触发器与FPGA内部时钟信号之间的时间差。当其与MTI延迟逻辑结合时，便实现了对延迟时间的高精度调控。此设计完全利用FPGA的内置资源，不仅简化了实现过程，还提高了对各种应用场景的适应性。测试结果表明，该原型的延迟分辨达20 ps，并且在外部触发模式下工作时，能实现峰峰值105 ps（RMS值20 ps）的抖动性能。
粒子束在组织中的三维剂量分布数据是进行粒子治疗质量保证（Quality Assurance, QA）的主要依据。临床上通常采用水来代替人体组织，并利用指形电离室在水箱中不同位置来进行测量剂量分布，此类方式往往需要耗费大量精力和时间，且测量精度有限。为了解决这个问题，本研究提出了一种基于分条电离室（Multi-strip Ionization Chamber,...
基于RPC的缪子散射成像系统探寻暗物质的初步进展
刘承恩1，李奇特1
1. 北京大学物理学院技术物理系
探寻暗物质是目前宇宙学和粒子物理学的一个热点。虽然我们从宇宙学观测中发现了其存在的证据，并开展了大量的实验来寻找它们，但目前还没有实验能够直接探测到任何形式的暗物质粒子，这促使人们需要探索其他理论上可行的方案
在所有基本粒子中，缪子具有联系应用研究与基础研究的独特性。利用宇宙射线缪子对物体，特别是大尺度物体的内部结构进行成像，已经成为粒子物理学中一个蓬勃发展的研究领域。目前，缪子成像技术在地质、考古等领域都得到了广泛的应用。而在探测暗物质上，我们希望通过缪子散射成像来探寻亲缪介子的暗物质，这将会为暗物质探寻工作提供一个新的思路与实验依据。
阻性板气体室（Resistive Plate...
正电子发射断层扫描（PET）技术在医学影像领域具有广泛的应用，是临床神经疾病、心脏、肿瘤诊断的“金标准”。在核医学诊疗中PET探测器的性能直接影响成像质量。本课题旨在基于硅酸钇镥（LYSO）晶体和硅光电二极管（SiPM），自主设计一种新型的PET探测器，以实现更准确、灵敏的人体全身PET成像。为减少系统的输出通道数，采用均衡电荷分配单元对8×8阵列SiPM的信号读出，同时使用阻抗电桥单元将通道数进一步减少至4路，实现了N×N路输入简化为4路输出信号，降低采集的冗杂度。通过前置放大和滤波成形电路，确保信号的准确采集和处理。使用采样频率125MHz的高速数字化采集系统进行在线采集，利用波形积分法获得PET探测器的二维位置图，在511 keV能量下的能量分辨率为15.28 %，晶体位置区分平均值为0.8...
基于新型双模式闪烁体CLLB（Cs₂LiLaBr₆）设计了快响应中子全截面谱仪FAST。结合SiPM阵列的侧面读出方式，研制了FAST谱仪样机。利用多种标准γ放射点源和Pu-Be中子源开展了实验测试，表明其具有良好的能量线性响应和中子-γ甄别能力，基于加速器氘氚中子源的探测效率刻度进一步验证了谱仪物理设计的可靠性。在此基础上，利用中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子束线（Back-n）的宽能脉冲中子和飞行时间法展开了测试。探测器在0.3 eV-100 keV能区仍显示了良好的中子-伽马甄别能力，但是受强γ-flash影响，闪烁体发光效率在瞬间强辐照下被抑制，恢复过程约350倍衰减时间常数。在0.3 eV-100...
为了满足未来高能物理实验对探测器高计数率、高时间分辨的要求，本文研发了一种RPC结构的气体光电探测器原型，相比于传统的RPC型探测器，它消除了原初电子的位置涨落，因此拥有更好的时间分辨。利用Garfield++对探测器性能进行了模拟，并利用紫外激光对不同的气体进行了单光电子性能测试。探测器采用了低电阻率（~$1.4\cdot10^{10} \Omega\cdot cm$）浮法玻璃，因此其拥有出色的计数能力。激光测试结果表明，在Compass气体$(Ne/CF_{4}/C_{2}H_{6} (80/10/10))$中，单光电子时间分辨在30 ~ 40ps间，信号增益为$6\cdot10^{4}\mbox{-}2\cdot10^{5}$；在MRPC气体$(R134a/iC_{4}H_{10}/SF_{6}(90/5/5))$中，单光电子时间分辨在20 ~...
北京谱仪（BESIII）自2009年开始物理数据获取以来，已经成功运行13年，漂移室（MDC）作为BESIII中最内层探测器，用于测量带电粒子的径迹和动量，同时通过电离能损进行粒子鉴别。但由于触发插件老化、核心器件停产造成备件短缺等原因，导致目前备件很难保障BESIII后续的稳定运行。因此，对触发系统进行升级改造势在必行。为保证BESIII未来继续高效地获取数据，除增加漂移室触发子系统数据处理和传输能力外，还对板卡的核心部件进行更新，进一步解决了电子器件老化的问题。本报告将从MDC触发子系统的现有结构出发，分别对选型、板卡设计、固件设计以及研究进展这四个方面进行介绍。
...
本研究旨在为东方超环（EAST）上的等离子体实验开发一种新型的Cs27LiYCl6:Ce（CLYC-7）闪烁体探测器，用于测量由中性束注入加热等离子体产生的2.45 MeV氘-氘（D-D）聚变中子能谱。通过富集7Li制成的CLYC-7晶体对热中子具有较低的反应性，而对快中子具有较好的探测能力。在北京大学中子实验室，利用4.5...
微结构气体探测器可以实现二维或三维粒子径迹探测，因此在大型粒子物理实验和辐射成像等领域中有广泛的应用前景。微结构气体探测器往往需要高密度读出电子学。WASA芯片是一款针对CEPC-TPC研制的16通道低功耗、高集成度前端ASIC芯片。单通道集成了模拟前端、最高可达100 MSPS采样率和10bit精度波形采样ADC以及数字滤波等模块，功耗小于5mW/ch。同时还支持外触发，自触发以及外触发加窗等多种触发模式。
本文基于WASA芯片开展可扩展读出电子学系统的研制，采用模块化的设计思路：前端板（Front-End Card，FE）搭载4片WASA芯片，提供64输入通道；扇出叠层板（Stack Board，STK）放置在探测器后端，为单宽FMC形式，可通过线缆连接3个FE；数据读出核心板，采用了自研的FMC子板CUTE-WR-A7，支持小白兔协议（White Rabbit，IEEE...
sPHENIX是美国RHIC 上的PHENIX实验升级的新一代全新实验。sPHENIX实验通过精确测量多个维度下的高能QGP探针，包括在喷注、光子-喷注 对和Upsilon粒子等方面的数据测量有数量级的提升，对于研究QGP的物理起源 和演化、内部结构、对初始温度的依赖性及其与各种高能探针间的相互作用等将提供前所未有的精确物理测量。电磁量能器(Electromagnetic Calorimeter, EMCal)是sPHENIX实验的核心探测器之一，用于在高本底条件下触发，鉴定和测量电子和光子，进而重构喷注和Upsilon粒子。此电磁量能器采用全新的设计方案——即钨粉和闪烁光纤通过环氧树脂胶合的取样型电磁量能器。它具有高密度、低辐射长度、小Molière半径和结构紧凑等特点。
...
最近利用缪子进行成像的研究越来越多，相比于其他成像方法，宇宙射线缪子能域宽，无人工辐射，穿透性强，能够穿透数百米甚至千米的岩石，因此常用天然缪子对大型物质进行成像。本文基于缪子成像原理使用了两种反演方法，一种是基于贝叶斯公式对缪子成像与重力数据联合处理，另一种是使用sart算法。分别用两种方法对炼钢炉模型进行内部密度反演模拟实验，结果很好的反演了炼钢炉模型的密度，验证了方法的可行性，并且反演结果可以更方便的用来进行3D重建。
CSNS白光中子源多用途时间投影室（MTPC）已投入使用。MTPC研究团队已开展了探测器装置、气路气压装置、读出电子学、数据获取等多个子系统的研制工作。同时，MTPC的实验室测试、探测器刻度、实验模拟程序框架开发、数据分析程序框架开发、分析算法研究等工作也已开展并将继续优化完善。未来，MTPC研究团队将在标准截面测量、重要需求数据测量、核与粒子物理前沿等方向开展研究工作。研究团队将充分发挥MTPC的技术优势，着力解决实验中遇到的难点问题，力争取得体系完善、内容丰富且有价值的研究成果。
银河系热重子探测项目（DIXE）计划采用超导转变边沿探测器，在软X射线波段对银河系热重子辐射开展巡天观测并进行高精度、高分辨率光谱测量，获取其空间分布即物理化学性质，推动银河系黑洞及恒星反馈等重大问题的解决，填补当今天文观测的空白。频分复用（FDM）技术是当前主流复用技术之一，可以有效限制室温端至低温端的热负荷，具有低功耗、低噪声、抗干扰能力强等特点，十分适用于空间实验。在DIXE项目背景下，本报告介绍了 TES 和FDM的应用原理，提出了一种用于TES阵列的FDM读出室温电子方案。该方案能够实现对 16 路 TES 偏置信号的精确调节，从而使 TES...
中子散射是研究物质微观结构和动态的重要工具，小角中子散射（Small Angle Neutron Scattering, SANS）作为其中一种重要的技术，在凝聚态物理、化学、材料、高分子及生命科学等领域发挥着不可或缺的作用。基于清华大学的微型脉冲强子源（Compact Pulsed Hadron Source, CPHS），正在建设一台SANS谱仪，与国内大型中子源的SANS谱仪形成互补。
CPHS的SANS谱仪采用$^{3} \mathrm{He} $管阵列探测器作为大面积探测器，共包含96根有效长度为800 mm，直径为8 mm的位置灵敏型$^{3} \mathrm{He} $管。为减少中子在空气中的杂散，$^{3} \mathrm{He}...
中子诱发裂变反应的深入研究在国防安全、核能发展以及核科学基础研究都有广泛应用。近年来，第四代先进反应堆等领域对高精度（1%）的裂变截面有着迫切需求，但现有数据精度（3-5%）尚无法满足要求。在本项工作中，我们利用本单位研制的TPC探测系统开展高精度裂变截面的测量技术研究，旨在提升重要锕系元素裂变截面的测量精度。
通过建立模拟仿真平台，对中子入射至235U靶的物理全过程进行模拟计算，实现对电场强度、气体种类及压力等关键参数的选择和系统最佳工作状态的确定。通过对待测235U靶自发衰变产生α粒子的探测，实现对235U靶核数的准确标定。依托中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子源（Back-n）开展了235U（n,...
中国散裂中子源是我国第一台散裂中子源，一期工程已建成并对用户开放3台，合作谱仪阶段与其他科研机构共同建设了8台谱仪。二期工程于2024年正式启动，将建设7台新的中子谱仪及多条测试束线，同时打靶功率将从160kW提升到500kW。中子探测器系统是中子谱仪的眼睛，用于对散射的热中子进行位置和时间测量。读出电子学是中子探测器系统中的重要组成部分，决定了其探测的性能和效率。
在一期谱仪及合作谱仪阶段，根据探测器的种类的不同，发展了包含大面积3He阵列探测器读出电子学、大面积闪烁体探测器读出电子学以及GEM探测器读出电子学等多种方案，并且在工程中得到了验证。散裂二期工程新建设的7条谱仪对读出电子学提出了更高的要求：1）大部分探测器整体需要工作在真空下，因此读出电子学要实现极低功耗；2）打靶功率的升级意味着更高通量的中子，读出电子学的计数率性能需要进一步提高；3）3He替代中子探测器 -...
放射性核素成像在临床诊断中起着举足轻重的作用，其为探究放射性药物在人体内的分布和动态变化提供了宝贵的信息。单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射计算机断层扫描（PET）是主流核素成像模式，但这些模式主要在能量范围和灵敏度方面存在局限性，与SPECT和PET不同，以探测康普顿散射为基础的康普顿相机能量探测范围更广，并能进行多种放射性核素探测，是医学成像和其他应用的多功能工具。
本工作旨在构建高分辨率康普顿探测器和针对性的高精度图像重建算法，提升高能伽马射线图像时空分辨率质量。康普顿相机由两层探测器组成，记录康普顿散射事件光子的散射位置和吸收位置及对应能量信息。算法利用反投影技术作为先验信息，采用并行计算及权重调整策略进行图像重建。通过量化康普顿投影环在不同位置的权重，为最大似然期望最大化算法(MLEM)迭代计算提供更全面的信息。本研究使用0.3毫米直径22Na点源的进行实...
现有快中子反应堆主要通过堆外探测器进行堆芯监测，但受限于外围裂变室探测器对堆内分布测量的低空间分辨率和难以实现局部功率畸变跟踪，利用堆内自给能探测器测量技术进行快中子反应堆的注量率在线监测，成为先进堆用核探测器研发的关键内容。本研究基于理论模拟计算和研究堆辐照考核表征了压水堆常用的高灵敏度β衰变型铑、钒自给能探测器的性能：在快中子环境中，探测器灵敏度下降2个量级至10-24...
在宇宙线缪子成像技术中，目前主导的方式主要包括透射成像和散射成像。其中，散射成像在区分高原子序数（高Z）物质方面展现出显著的优势，尤为引人瞩目的是其在海关核材料快速检测中的应用。然而，由于宇宙线缪子的动量非单一值，且其自然通量相对较低，这给实现宇宙线缪子快速成像带来了诸多挑战。
本报告立足于宇宙线缪子散射成像的基本原理，针对成像过程中遇到的具体难题与挑战，创造性地提出了一系列解决方案。这些方案在实际测量实验中得到了验证，成功实现了在短短20分钟内（大约200个事件）对厘米量级的高Z物质进行成像。这一成果不仅为宇宙线缪子成像技术的发展奠定了坚实的基础，也为该技术在更广泛领域的应用展现了巨大的潜力。
摘要：在原子能院团队成功研发了光刻一体化微网探测器后，为了更快的进行探测器迭代，开发了一种新型基于悬浮工艺的微网探测器。我们利用此种悬浮工艺微网探测器分别研制了用于截面测量的时间投影室原型机和紧凑型轻量化时间投影室原型机。本报告主要讨论了用于截面测量的时间投影室原型机对252Cf自发裂变源进行测试的实验结果。针对研究组使用的由中国科学技术大学团队研发的分立元件读出电子学，开发了一个基于QTCreator的数据采集软件，实现了电子学参数配置、数据采集和在线显示以及数据离线处理等功能。开展了原型机在一个大气压的标准工作气体（7%CO2+93%Ar）中不同工作电压下的探测效率测试实验，进行了252Cf自发裂变源出射粒子径迹探测实验，获得了裂变碎片和α粒子的二维、三维径迹，使用K-means聚类算法对粒子径迹进行鉴别。实验结果表明，原型机能够很好的获得裂变碎片的出射径迹，对裂变碎片和α粒子具...
高能宇宙辐射探测设施（HERD）是计划于2027年安装在中国空间站的空间天文和粒子天体物理实验。HERD实验包含5个探测器载荷，预计在空间站外进行长达10年的暗物质探测、高能伽马射线探测和宇宙线能谱测量实验。穿越辐射探测器（TRD）是其中重要的载荷之一，计划安装在HERD的侧面进行量能器TeV能级的能量标定和伽马射线巡天观测。本文主要介绍了TRD前端读出电子学电性件设计。为了保证TRD读出的准确性和工作的可靠性前端读出电子学电性件基于SAMPA ASIC设计，实现动态范围在0-500fC可调，单板128路探测器信号的读出。由于空间环境的限制前端读出电子学分为双层设计：电荷采集板和供电通讯板，二者通过59针的airborn连接器进行连接。电荷采集板通过J30J-37TJWP14-J...
利用MicroMegas建造裂变室具有宽量程、高灵敏度的优势，在高强度热中子测量中有重要的工程应用价值。优化探测器参数和工作条件可以减小电子到达阳极板时的横向范围，对探测器计数量程的进一步提高至关重要。本文开展基于Micromegas裂变室的模拟和优化工作。系统地研究了漂移区宽度、电场强度及气体成分等不同参数与初级电离电子分布和漂移电子到达电极的横向分布之间的关系。研究结果表明（1）裂变室漂移区的间距越大，初级电子的产生位置越分散。（2）填充原子序数较大惰性气体Xe或增加气体压强可以有效地减小初级电子位置分布的范围。（3）当惰性气体为Xe，漂移区宽度为2mm，裂变碎片在其中平均沉积能量达22.85MeV，与在4mmAr中的平均能量沉积相当。（4）当填充气体为70%Xe和30%CF4、漂移区电场为1000V/cm，此时电子的横向扩散最小，位置分布半高宽（FWHM）为0.13mm。综上所...
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,...
SLEGS光束线站的探测器谱仪及电子学系统研究
新型卤化物钙钛矿半导体材料的基本性质契合X射线探测需求，其高灵敏度响应特征有望大幅减少医学成像和安检等领域的X射线使用剂量，为X射线探测材料体系的拓展带来了重大的发展机遇。不过，由于钙钛矿材料的离子化合物特性，材料内部普遍存在离子迁移问题，导致钙钛矿X射线探测器暗电流较大，损害了器件的信噪比且不利于器件的长期工作稳定性。此外，当前研究多集中于单像素钙钛矿X射线探测器，无法满足临床任务所需使用面积以及快速获取高质量X射线成像的需求。
通过材料的结构设计及先进制备工艺开发，我们获得了兼具高灵敏和高稳定的准二维钙钛矿材料体系，进而实现了高灵敏、高稳定X射线探测器的制作。探测器实现了~18000 μC Gy−1 cm−2的高灵敏度，且在85 oC下老化450...
目的：在FLASH放疗条件下(40 Gy/s)传统空气电离室(IC)的离子复合重组效应明显增强，其修正因子明显高于常规放疗。这一事实使得该装系统不适合用于超高剂量率下FLASH放疗剂量学特征的描述。因此，设计、开发及测试一种可用于超高剂量率(UHDR)传送的低气压电离室进行在线测量以得到最小的复合重组效应。
方法：作为一个概念的证明，通过蒙特卡罗(MC)方法对电离辐射产生的电子离子对进行模拟优化探测器的设计。研制了在线大面积低气压电离室，并在不同的高脉冲剂量率下进行了测试。利用兰州重离子加速器国家实验室浅层重离子束生物辐射终端(HIRFL-TR4)进行超高剂量率下的被动扫描碳离子FLASH辐照监测的验证工作。实现了最高剂量率达50 Gy/s的电离室输出信号与剂量呈线性的关系。
结果：通过降低电离室气隙气压的方法，结果显示当气压为845 mbar(大气压情况)和80...
中子测量在核物理、材料科学和工程学等许多科学领域中扮演着非常重要的角色。中子探测可以探索中子在不同材料中的行为，验证核反应和辐射的发生，从而可以实现核电厂或其它核设施的监测。本文介绍了一款专为中子成像设计的便携式多模式中子相机。该中子相机重量为15千克，功耗约20W，可以单人携带。我们为这款中子成像相机开发了具备32个通道的高速采样电子学系统。该系统基于DRS4芯片，采样频率可以达到5.12...
微结构气体（Micromegas）探测器作为一种气体探测器，以其高位置分辨率、高计数率和高增益等优点，在超低本底α、β测量、宇宙线μ子成像和中子测量等多种辐射监测领域显示出巨大的应用潜力。Micromegas探测器的高位置分辨率得益于其精密的微结构设计，使其能够精确测量粒子的径迹和能量沉积。高计数率的特点使其能够在高粒子流环境中有效运行，而高增益则确保了对弱信号的可靠探测。
为了充分发挥Micromegas这类探测器的优点，作者团队专注于多通道、高动态范围和高性能数据读出电子学的设计与研制。通过开发一套128通道通用电子学结构，团队实现了高效的数据收集和处理。该系统通过128路分离器件电荷灵敏前置放大器和全差分运算放大器，将信号送入12bit多通道高速模拟数字转换器（ADC）进行波形数字化。接着，数字信号通过JESD204B高速串行接口送入现场可编程门阵列（FPGA）进行进一步处理...
MeV能段天文射线探测是当前空间探索的热点之一。碲锌镉（CdZnTe, CZT）探测器对MeV的X射线和伽马射线具有较好的能量分辨和位置分辨能力。
本文介绍一种针对 CZT...
中子束流监测器是大型中子源必不可少的关键部件。针对目前国内研制的中子束流监测器基本采用流气模式，需要配置高压气瓶、使用和调试不便等问题。本文报道一种密闭型中子束流监测器。为了降低中子散射，采用涂硼多丝正比室作为中子探测单元，通过采用小的阳极丝间距提高系统的计数率上限。利用Geant4软件模拟了不同硼膜成分及厚度对中子吸收效率的影响，以及监测器腔体对中子的散射特性。开展了丝平面、镀硼电极、密闭腔体等关键部件的制作，在此基础上完成了有效面积100mm×100mm的密闭型中子束流监测器的研制。在中国散裂中子源20号束线上对监测器的中子响应进行了实验测试。结果表明，监测器可以准确反映中子束流强度的变化，并能提供中子波长谱等信息。监测器长期稳定性较好，经6个月的测试其性能并未发生变化。
硅漂移探测器（SDD）在X射线荧光光谱分析、同步辐射、粒子物理实验等领域具有广泛的应用。SDD信号采集电路对系统性能起着关键作用。本文制了基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字多道，可接两路SDD探测器，具有高压可调、增益可调、温度自动控制等功能，和上位机通过以太网通讯。数字化脉冲处理采用梯形滤波算法，可对阶跃脉冲、单指数衰减脉冲和双指数衰减脉冲等不同输入信号进行成型，具备基线恢复、堆积弃判等功能。采用KETEK的SDD探头（VIAMP-KC 3.0 H20）进行实际测试，在1us达峰时间条件下，5.9 keV射线的能量分辨率为125.8 eV @ 10 kcps和129.8 eV @ 100kcps。在高计数率条件下，脉冲的堆积和基线漂移，会降低能量分辨率，后续将进一步优化算法以改善高计数率下的能量分辨率。
随着中国散裂中子源二期工程立项启动，未来中子通量水平与实验效率将显著提高，为探索科学前沿，解决国家重大需求和产业发展中的关键科学问题提供科技利器。瞄准未来高通量环境中的中子实验，聚焦二期中子液体反射谱仪对高探测效率与高计数率的位置灵敏中子探测器的应用需求，项目组围绕自主研发的陶瓷GEM，提出将高效率的3He气体和高计数率的GEM相结合的方案。报告将介绍探测器物理设计与理论模拟研究，激光制备陶瓷GEM新工艺和方法，高速读出前端ASIC研发以及氦气提纯净化与密封等关键技术，并研制一台探测效率~80%、计数率超过1 MHz和空间分辨率优于2 mm(FWHM)的先进中子探测器。
宇宙线缪子成像技术利用缪子穿过不同物质的透射或散射特性反映目标的内部结构信息，是一种无源，无损的检测方式，在重核物质检测、建筑结构检测和地质勘察中有着应用潜力。
研究搭建了一套基于塑料闪烁体条的缪子成像装置，使用硅光电倍增管（SiPM）进行闪烁光采集。基于FPGA线性放电法使用FPGA芯片，放大器芯片和分立电容电阻构建了一个大输入动态范围的64通道紧凑型电荷数字化系统，使用FPGA开发板和数据接收板构建了一个数据采集系统，整个电子学系统可以进行最高1024通道的数据采集。
为了降低噪声和环境本底的影响，提高有效事例率，使用FPGA进行了事例符合，在电子学端对数据进行在线预处理。分析了缪子事件在电子学系统的延迟时间，由于FPGA线性放电法的不同大小信号数据输出延迟时间不同，在电荷数字化系统FPGA中设置固定时间输出。在数据采集系统FPGA中集成了时间窗事例符合模块，根据数据到达时间...
CPRE_1CH是为辐射探测器信号读出设计的一款通用读出芯片，是CPRE系列能谱读出芯片的单通道版本。芯片包含电荷灵敏放大器，滤波成形电路（主放），峰值保持电路，适合于Si-PIN，CZT，Si-PM等输出空穴或电子的辐射探测器。在新一代的CPRE10_1CH_PRO芯片中，标准14mW功耗下噪声性能为80e+13e/pF。前放、成形或峰保可以单独或联合使用，输出采用了驱动能力强的AB类推挽式输出结构，可驱动片外较大电容，并达到3.5V以上的动态范围。可配置极零相消和基线恢复功能提高计数率。调整偏置电流可进一步压低噪声，或降低功耗供便携式仪器使用。
本报告基于此芯片研究能谱型读出芯片及相关系统的设计要点。
近年来，高能物理领域对味物理和Higgs物理探测需求不断提高，并且高能正负电子对撞机加速器对撞亮度设计也不断提高. CEPC作为高亮度Higgs粒子和Z粒子工厂，在Z峰值的对撞亮度已达到$10^{36}cm^{-2}s^{-1}$。时间投影室是CEPC TDR中主径迹探测器的重要选型，具有低物质量、低占空比、三维高精度长径迹重建和良好粒子鉴别能力，相对于传统大尺寸Pad型读出采用毫米级设计（如：$1\,mm\times6\,mm$），新发展的高粒度像素型时间投影室技术（Pixel TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC重要技术研发方向。为满足在高亮度运行时具备高空间分辨率和出色的粒子鉴别（PID）能力，利用Cluster...
半导体探测器广泛应用于暗物质探测和X射线光谱分析等应用中。基于CMOS的前端电子学工作稳定、集成度高，因此成为各个实验组的重要研究方向。本文主要介绍本课题组的用于半导体探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片的研制，主要包括工作在液氮温度的用于高纯锗探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片和用于硅漂移探测器的低噪声CMOS前放ASIC芯片。
...
未来环形正负电子对撞机物理和探测器技术设计报告（CEPC physics & detector TDR）将在2025年发布。高颗粒度读出的气体时间投影室（TPC, Time Projection Chamber）将是主径迹探测器的重要选项。面对CEPC Z-pole运行模式下高亮度（10$^{36}$ cm$^{-2}$$\cdot$s$^{-1}$），高事例率的环境，对TPC提出了更高的物理和性能需求，比如粒子鉴别能力好于3%（dE/dx+dN/dx），空间位置分辨达到$\mathcal{O}(100\mu m)$。本研究小组基于CEPC...
随着高能物理实验亮度逐步提升，数据量显著增长，如为环形正负电子对撞机（CEPC）顶点探测器研发的TaiChuPix芯片，采用180 nm工艺实现，像素尺寸25×25μm2、阵列规模512×1024，原始数据速率高达3.84 Gbps。基于其中一个小规模原型，测试的最高串行数据速率为3.36Gbps，峰间抖动及电流消耗均偏大，且存在数据宽度不匹配的问题。为优化和解决上述问题，同时考虑资金和时间成本，我们基于同尺寸另一工艺，开展了4...
多气隙电阻板室（MRPC）是一种典型的气体探测器，由于具有时间分辨率好、效率高、成本低等特点，广泛应用于各类粒子物理和核物理实验中飞行时间系统的构建。然而， MRPC在工作时，由于用于支撑的鱼线与玻璃板接触面附近存在电压过高以及气体交换不足的问题，导致附近的工作气体易发生电离并生成沉淀物，从而影响了探测器的性能表现。为应对这一问题，我们提出了一种创新方案，即采用圆柱形热熔胶垫片（TBS）取代传统的鱼线作为支撑结构，从而研发出了一种新型TBS MRPC探测器。我们对该探测器在正常环境下的各项性能进行了全面测试，然后通过与传统MRPC进行对比测试，重点评估了其在模拟高辐射流环境下的表现，并用扫面电镜对照射前后的探测器玻璃进行了微观研究。研究结果表明，在高辐射流密度条件下，新型TBS MRPC探测器相较传统鱼线MRPC表现出更优异的抗老化性能。
In order to cope with the High-Luminosity Large Hadron Collider, the current ATLAS Muon system foresees a significant upgrade during the Long Shutdown-3. For the muon trigger, three layers of thin-gap Resistive Plate Chambers (RPC) will be added to the BI (Barrel Inner) region. This new generation of RPC benefits from the thin-gap structure to achieve the required higher rate capability. At...
在新一代探测器的研究过程中，具有能量高、能散小、准直性好、计数率高等特点的单粒子束流，可以为新型探测器的研发提供粒子束流测试环境。散裂中子源的二期升级项目中提出建设一个高能质子束实验终端，用于提供能量为1.6 GeV的高能质子束。这条测试束线将是国内唯一的专用高能质子测试束线，可以为径迹探测器、量能器等探测器的性能研究提供不可或缺的帮助。质子束流望远镜系统是测试束线上的核心测试设备，可以为硅像素探测器等待测设备提供精确的参考径迹的测量，其性能决定了待测设备性能测试的上限。
本研究基于MAPS型硅像素芯片，进行了质子束流望远镜系统的设计与研制。束流望远镜系统由6层探测器模块组成，将待测设备（DUT）放置在望远镜系统的中间进行测试，通过滑轨可以调整每层模块之间的间距。为了减少多次库伦散射的影响，望远镜探测模块设计为由一层减薄至50...
在粒子探测器中，量能器主要用于探测粒子的能量信息和时间信息，为了保证能量信息能够快速、准确地被读出，系统对ADC的精度、速度提出了很高要求，同时该ADC还应具有低功耗和高线性度。
本文根据Pipeline SAR ADC的结构，设计了一款14bit 100M的两级流水线ADC。基于matlab对整体功耗及噪声模型的分析，选择9+5的精度分配，并分别采用了级内冗余和级间冗余来提高容错率；开关策略采用基于VCM的开关策略，此策略相较于其他策略功耗更低；另外设计了基于输出端去失调自校准的动态比较器，并带有复位来满足高速的要求；在电源电压为1.2V，输入信号频率为3M时，ADC的SFDR为87.4dB，SNDR为73.9dB，ENOB约为12bit，功耗约为24mW。
SiPM是放大倍数较大的器件，且放大倍数对所加电压，温度及其敏感，自身也有很大不一致性。多通道应用中，差别甚至可以达到1-2个数量级，给后端软件修正带来很大困难。本研究探讨如何在已有通用放大读出芯片（如CPRE、VA等，带有前放、成形，峰保等结构）的基础上，设计放置于其前端的多通道增益调整和电压调整芯片，从而方便的利用已有芯片进行SiPM的能量读出。其每个通道带有可调DAC与耦合电容，可以分别进行探测器与电子学增益的调整，偏置电压调节范围可达5V。同时，也探讨此时SiPM的偏置方式和后端通用芯片的适当改进措施。由此芯片构建的读出系统将用于掺Li闪烁玻璃+SiPM的4096路一对一读出二维平面中子探测器中。
无中微子双贝塔衰变是研究中微子马约拉纳性质的黄金通道，也是粒子物理和核物理领域研究的热点之一。气体时间投影室技术在寻找无中微子双贝塔衰变方面有着独特的优势，其可以记录粒子在探测器中的三维飞行径迹和能量沉积，这些拓扑特征是开展信号本底鉴别的有效手段，并且是后续研究衰变过程物理机制的唯一手段。PandaX-III实验采用气氙时间投影室技术寻找氙-136的无中微子双贝塔衰变。PandaX-III一起探测器的读出平面采用52块20×20方面厘米的Micromegas探测器拼接而成，读出精度达到3毫米。其一期实验灵敏体积内可以容纳140公斤的富集氙-136（90%丰度）。目前PandaX-III实验的探测器和子系统都初步完成建设，我们将着重汇报PandaX-III实验探测器的设计、建设和性能测试，以及基于粒子径迹拓扑特征的信号本底鉴别研究和PandaX-III实验预期的灵敏度。
欧洲核子中心LHCb实验升级II期是为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}...
单片HVCMOS探测器通过施加高压电场，在深N阱收集极和高阻衬底之间形成耗尽层作为灵敏区，具有电荷收集速度快、抗辐照能力强等优点。前端读出电路集成到深N阱中，在满足信号处理功能的同时，需要优化功耗、面积并提高性能表现。设计采用55nm HVCMOS 三阱工艺，像素内原型电路主要实现放大、甄别功能，已于23年10月提交流片。目前已经收到芯片，测试工作正在进行中。报告将介绍几种不同的电路设计，分析比较仿真结果，并展示初步的测试结果。
碳化硅（SiC）探测器具有耐高温、抗辐照、快响应、低噪声的优势，但是与之匹配的传统前端电子学对温度敏感，二者之间的长线缆会导致噪声增大，限制了SiC探测器在高温下的性能发挥。本研究提出采用SiC结型场效应管（JFET）作为电荷灵敏前置放大器的输入级晶体管，提高前置放大器的耐高温和低噪声性能。本研究使用了半导体器件仿真研究了SiC-JFET在高温下的输出电学特性和噪声水平，开展了实验制备和性能测试分析。仿真结果表明，相比于Si-JFET，SiC-JFET具有更好的高温稳定性和较宽的工作温度范围。在25~250℃温度范围内，SiC-JFET的跨导变化小于31%。在成形时间0.1~10...
EAST装置已经开始使用闪烁光纤( Sci-Fi )探测器开展D - T中子的测量工作，为了检验探测器的性能和道址-能量的对应关系，需要验证其对不同能量中子的响应特性。刻度实验在北京大学4.5 MV静电加速器上进行，共使用3个Sci - Fi探测器，其中1个由日本国家核聚变科学研究院( NIFS )提供，2个由中国科学院等离子体物理研究所( ASIPP )新研制。所使用的三种探测器的关键参数，如光纤的数量、间距、长度以及基底材料基本一致，最大的差异在于光纤的种类，而这可能是造成实验结果差异的主要原因。实验中设置的中子源能量主要分布在快中子区。刻度实验结果表明，对于能量大于1 MeV的中子，三种探测器计数谱上的最大道址数均与中子能量呈正相关。相比之下，1...
CsI(Tl)探测器是一种宽能区伽马射线能谱探测工具，具有探测效率高、耐辐照性好、维护方便等优点。本文组装了一种能量响应范围0.1~10 MeV的CsI(Tl)探测器，由10厘米厚CsI(Tl)晶体、R8900光电倍增管、前端电子学、屏蔽体等组成。为评估该探测器在宽能区、大通量伽马辐射环境下的抗辐照性能，对CsI(Tl)晶体进行了50万居钴源辐射场中累积剂量150 krad的裸晶辐照测试，测试表明CsI(Tl)晶体在高能伽马长时间辐照下的能量分辨率、全能峰探测效率、光产额等性能变化满足设计需求。
论文使用基于Gravel算法的迭代解谱方法，对0.1~10...
面向国家重大任务、装备自主可控等需求，中物院核物理与化学研究所布局发展了高性能核电子学设备研制的技术研究，成功研制了系列读出电子学系统，实现了高分辨数采仪等关键重要设备的国产化替代，大幅提高了测试系统自主可控水平和经济性。本报告针对物理诊断需求、主要技术难点及实现指标，以及核探测实验方面的合作考虑进行交流汇报。
为观测到LHAASO超高能伽马射线源相伴生的中微子信号，我们提出了高能水下中微子望远镜项目（HUNT）。HUNT项目将以前所未有的灵敏度，预期在五年内以5倍显著性确认第一个天体中微子点源。HUNT项目提出以20英寸光电倍增管为核心器件的探测器单元，将设计出30立方公里的超大规模的立体观测网。本报告包含HUNT项目的科学动机，探测器设计方案和目前的研究进展计划等内容。
随着核与粒子物理实验的发展，粒子对撞机的能量和亮度进一步提高，对粒子径迹探测也提出了更高的要求，包括高空间分辨、高时间分辨、高计数率等。微结构气体探测器、硅像素探测器可认为是应对该挑战的两个最重要的解决方案。
与传统的丝室相比，微结构气体探测器能实现更快的时间响应和更高的空间分辨率，与半导体探测器相比，又具有易于大面积、低成本制作等特点，在粒子径迹探测方面具有突出的优势。近年来不仅被应用于核物理与粒子物理实验，在空间天文、核医学成像等诸多领域也展现出广阔的前景。目前发展最成熟的微结构气体探测器包括微网格气体探测器（Micromegas）、气体电子倍增器（GEM）和厚型气体倍增器（THGEM）等。
随着实验需求的提升，所用的微结构气体探测器不仅面积需要更大，空间分辨也变得更高，由此给读出电子学带来的问题就是通道数急剧增长、通道密度越来越高，系统的复杂度和实现难度空前提高。此外，对于...
针对当前“无触发（triggerless）”术语的热烈讨论，通过粒子物理实验中对触发功能特殊需求及设计的回顾，总结触发概念的原初含义与作用，所涉及的技术，以及与传统电子学、控制、数据获取的关系等。共同探讨在新概念新技术的不断涌现的时代，未来触发的发展方向。
XRD探测器是用于诊断等离子体软X射线脉冲辐射的重用手段之一。激光打靶等物理过程时间尺度约数纳秒，在其装置上开展的研究过程中皮法级储容电容足以满足其诊断需求。而在Z箍缩物理研究中，时间尺度覆盖达百纳秒，包含千倍动态范围（信号强度100 mv~100...
宇宙射线缪子是高能宇宙射线与大气原子核碰撞产生的次级粒子。海平面缪子的平均能量约为 $4\ \rm GeV$，通量约为 $70\ {\rm m^{-2}s^{-1}sr^{-1}}$。宇宙射线缪子致中子和长寿命放射性核素是包括无中微子双贝塔衰变、中微子振荡、质子衰变以及暗物质研究等在内的许多稀有事件探测实验的主要本底来源之一。国际上多个位于地下的大型实验，如大亚湾中微子实验、萨德伯里中微子观测站 (SNO)、神冈中微子实验 (KamLAND) 以及Borexino实验等，都研究了在地下的缪子致中子和长寿命放射性同位素的产额，有文章基于蒙特卡罗方法研究了缪子致产物的产额与缪子能量之间的关系。本文基于 $4 \times 4$...
