第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会（NED&CAGD2024）

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。

混合式像素探测器因为其良好的分辨率和噪声而成为最有潜力的直接电子探测器之一，广泛应用于扫描透射电镜（STEM）和扫描电镜（SEM）中。该论文报告了一款用于电镜的大动态范围混合式像素探测器，该探测器具有256×256像素阵列，单个像素尺寸为75 μm。读出芯片采用帧读出方式，根据帧率和读出模式不同，读出芯片可以工作在四种配置下：1.8 kfps积分模式，3.6 kfps积分模式，7.2 kfps计数模式和21 kfps计数模式下。当配置为积分模式时，像素模拟前端电路将信号电流进行积分为电压，电压通过12 bit线性放电ADC转换为数字量并传输到顶层电路，同时又通过电荷泵（12 bit）的方式扩展动态范围，当配置为计数模式时，像素模拟前端对单电子事例进行甄别并计数。四种配置下全芯片总数据带宽不变，而单像素的数据分别为24 bit（电荷泵+ADC），12 bit ADC，6...

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...

能量分辨中子成像是一种重要的无损检测手段，在航空、材料、工程等众多国家重大需求产业领域发挥着重要作用。针对中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪（ERNI）对高空间分辨率能量分辨中子探测器的需求，CSNS提出了基于闪烁屏、MCP和事例型相机的探测器解决方案，该方案具有抗辐照、分辨率好、视野可调整的优点。但其中关键部件事例型相机受国外垄断，只能够购买昂贵的商业产品，同时存在灵活度差，视野小，开发难等问题，限制了探测器整体性能的提高。Timepix4是先进像素探测器中在位置和时间测量方面性能最优秀的芯片之一，性能完全满足事例型相机开发的需求，因此决定基于Timepix4研制一种应用于能量分辨中子成像探测器的高性能事例相机。由于该芯片支持最大160Gbps的读出带宽，高性能、高带宽的读出电子学系统成为了实现事例相机的关键挑战。为充分发挥该芯片性能，基于ZYNQ...

高能环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider, CEPC）的顶点探测器，对于重味夸克重建与分辨至关重要。为了实现高精度的物理测量，对内层顶点探测器的物质量、空间分辨率、读出速度以及功耗等方面的性能提出了严苛的要求。为研制顶点探测器原型样机，研发团队研发一款名为TaichuPix的单片式像素探测器芯片，旨在实现优于5 微米的空间分辨率，抗总剂量辐照能力超过1 Mrad，并兼顾 CEPC 顶点探测器的最高击中率需求。TaichuPix芯片基于180 nm CMOS工艺研制，目前已经完成两版小规模原型芯片(25 mm2)和一版全尺寸原型芯片（~ 4 cm2）的设计和验证。本报告将介绍...