第二十三届全国核电子学与核探测技术学术年会（NED2026）

报告将介绍大型强子对撞机（LHC）上 ATLAS 实验高颗粒度时间探测器的研发。为了解决高亮度 LHC 中的事例堆积问题，ATLAS 实验正在研制高时间分辨硅探测器。其中关键技术包括低增益雪崩放大硅传感器（LGAD）与超快读出芯片等。报告将讲述 ATLAS 实验高颗粒度时间探测器（HGTD）项目的最新进展，特别是中国团队所做的主导贡献。

大型强子对撞机（LHC）升级为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）后，粒子对撞频次大幅提升，平均堆积事例数可达 200，探测器将面临严重的事例堆积与强辐射环境，对探测器的抗辐照能力、径迹探测水平以及束流亮度测量精度提出了严苛挑战。
高时间分辨的 HGTD 探测器具备优于 50 ps 的时间分辨能力，可有效缓解 ATLAS 探测器的事例堆积问题。LGAD 硅传感器是 HGTD 时间探测器的核心元件，该器件采用 15×15 像素阵列布局，单像素尺寸为1.3 mm×1.3 mm，其时间分辨、抗辐照等核心性能直接决定 HGTD 整机探测指标。目前已完成近万颗LGAD器件的生产。本报告将系统介绍应用于ATALS HGTD项目的LGAD 传感器量产现状与辐照性能：涵盖阵列器件的 I-V 特性测试、成品率等，质量监控结构的增益层耗尽电压、电容等关键参数标定，以及器件抗辐射能力的评估结果。
针对 HL-LHC 极端工作环境，ATLAS 研制了全新束流监测器（BMA）用于束流亮度测量。本报告将进一步介绍应用于 ATLAS BMA 的 LGAD 探测器实验室测试结果，并展示并讨论2025和2026 年该探测器在欧洲核子中心（CERN）实际束流开展实验的装置情况与亮度实测结果。

高能宇宙辐射探测设施（HERD）项目是由 提出，计划于2029年安装于中国空间站上的空间天文和粒子天体物理实验。其核心三维成像量能器采两种相互独立的双读出方案，一种是波移光纤+像增强器相机方案，一种是硅光电二极管（PD）读出方案，两种读出相互互补和校验，提高整体可靠性。对于LYSO闪烁晶体与（PD）耦合的读出方案，要实现30MeV至300TeV共10^7大动态范围覆盖。为匹配ASIC读出10^3较小的动态范围，设计定制集成LPD（66mm2大面积）、MPD（小面积1.21.2mm2+20%滤光片）和SPD（小面积+0.2%滤光片）的三合一PD模块。针对束流件定制的600多片小批量3-PD模块，开发了8通道切换的小批量测试系统和控制软件，完成暗电流、结电容特性测试。并对感光灵敏度、上升时间、能量线性进行抽样测试。首批定制三合一PD模块的感光灵敏度≥0.22A/W@420nm，上升时间50±2ns，暗电流和结电容分别为LPD: 0.69nA/53.27pF，MPD: 0.082nA/12.24pF，SPD: 0.08nA/12.68pF。关键指标均优于设计要求，为HERD量能器PD读出方案提供了关键性能支撑。

阿尔法磁谱仪（AMS-02）自2011年部署于国际空间站以来，已积累超过2600亿条宇宙线事例，在暗物质间接探测、反物质搜寻及宇宙线传播机制研究中取得系列突破性成果。为进一步拓展其几何接收度和高能区的探测潜力，AMS-02 径迹探测器升级项目拟在现有系统上增加总面积约8m²的硅微条探测器阵列。
本报告系统介绍该探测器从概念设计到航天资格验证的系统研制工作。在探测器研制方面，团队完成了低功耗前端电子学、大有效面积高信噪比硅微条传感器及空间热管理的系统设计，建立了硅传感器精密贴装、低噪声铝丝楔形键合及高精度大面积平面集成的完整工艺规范，并通过良品率控制与一致性监测确保规模化生产质量。在物理性能验证方面，依托 CERN SPS加速器开展了多轮质子和重离子束流测试，测量了探测器的本征空间分辨率及电荷鉴别能力。针对国际空间站的在轨环境，系统实施了严苛的空间资格测试，包括抗辐照测试、高低温热真空循环、振动测试及电磁兼容性验证，证实了各子系统的长期在轨运行可靠性。
目前项目处于最终测试阶段，计划于2027年送抵国际空间站并完成在轨安装与标定。新探测器的投入运行将使AMS-02的宇宙线接收度提升至现有水平的3倍，并将正电子通量测量能量上限从当前1.4TeV拓展至2TeV，为揭示宇宙线起源与传播物理、探寻超出标准模型的新物理信号提供前所未有的实验精度。

Neutrinoless double-beta decay (0νββ) provides critical insight into whether neutrinos are Majorana particles and the origin of the universe's matter-antimatter asymmetry. Scintillating bolometers are a highly promising technology for next-generation searches, characterised by high energy resolution and active background discrimination via simultaneous heat-light readout. This presentation highlights the recent progress of Chinese R&D efforts targeting a future experiment at the China Jinping Underground Laboratory (CJPL). We focus on the R&D of prototype detector modules, conducting both ground-level laboratory tests and deep-underground measurements. The insights gained from this ongoing R&D programmes will guide the design of a future, large‑scale experiment planned for the CJPL, with the objective of achieving unprecedented sensitivity in the search for 0νββ decay.

我国首个原初引力波探测实验--阿里原初引力波探测一期（AliCPT-1）已建成并实现初光，在2025-2026观测季开始开展科学观测并取得了初步结果，我国首次实验探测到宇宙微波背景辐射的温度功率谱。AliCPT-1采用基于低温超导转变边沿探测器（TES）阵列作为焦平面探测器，其未来性能的持续提升依赖于探测器数量和读出电子学技术的国产化进步。高能所近年来围绕此需求开展了全面的自主化技术攻关，开展了基于铝锰合金合金的TES探测器芯片及基于超导量子干涉器件（SQUID）的读出芯片研制，开发了适用于不同场景的时分复用（TDM）读出电子学系统和微波复用（μMux）读出电子学系统，可用于高灵敏度的毫米波探测和X射线探测。在X射线探测方面，团队近期基于铝锰合金薄膜开发的具有独特结构的TES探测器在17.48keV处能量分辨率达到12.1eV，显示出了优异的性能，这在国际上是首次报道铝锰合金TES能量分辨率进入1/1000以内。
本文简要介绍AliCPT-1实验最新的进展情况，对高能所正在进行的低温超导探测器技术自主研发进展情况进行简要综述，并特别报道一种具有独特结构的用于硬X射线测量TES探测器的最新结果。

点电极高纯锗探测器输入电容低（~2 pF），在低温下漏电流小（~1 pA），能够在低放射性背景下实现高能量分辨率和低能量阈值（~300 eV）。因此，点电极高纯锗探测器已被广泛用于低本底物理实验，比如GERDA（GERmanium Detector Array）和Majorana的无中微子双β衰变 (0υββ) 实验，以及CoGeNT（Coherent Germanium Neutrino Technology）和CDEX（China Dark Matter Experiment）的直接暗物质探测实验。CDEX选择使用在低温低本底环境下工作的大质量点电极高纯锗探测器阵列，获得更高的灵敏度，希望获得探测半衰期达到10^28年的无中微子双β衰变的潜力。
本报告主要介绍用于CDEX-50和CDEX-300ν中，电极高纯锗探测器的信号读出的低温、低噪声、低本底点读出 (L3GeRO) 前放ASIC芯片研制。L3GeRO-2025是一款针对2 pF探测器电容、0.1pA漏电流和77K低温环境优化的电荷敏感前置放大器ASIC芯片，仿真最佳的等效噪声电荷（ENC）为4.5个电子。目前已在77K下对前放ASIC芯片进行了电子学性能验证，并联合点电极高纯锗探测器进行了联合测试。此外，L3GeRO系列的宽动态前放ASIC等芯片也将在报告中介绍。

高能物理径迹探测器正经历从混合型到单片式的深刻技术变革，其核心驱动力来自对撞机物理目标从"发现"到"精密测量"的范式转变。本文以ATLAS实验二期升级（HL-LHC）的混合硅微条径迹探测器为起点，讨论其在大面积覆盖中面临的物质预算高、制造工艺复杂等局限性；进而介绍以CHESS芯片为代表的国外单片硅微条探测器研发进展——CHESS（CMOS HV Evaluation for Strip Sensors）采用AMS 0.35 μm HV-CMOS工艺，将传感器与读出电子学单片集成，在保持微条架构的同时显著降低了物质量；最后过渡到CEPC的HVCMOS单片硅像素径迹探测器，以COFFEE系列芯片（55 nm先进CMOS工艺）为代表，实现二维像素化高精度读出（~10 μm分辨率）和纳秒级时间分辨。三者对比表明：混合方案在强辐射环境鲁棒性上具有不可替代的优势，但单片方案在精度、集成度和成本方面展现显著先进性。未来趋势包括向更先进CMOS节点迈进、时空联合测量（4D tracking）以及大面积拼接技术的突破，主要挑战在于单片架构下时间分辨、噪声与辐射耐受性的权衡优化。

激光驱动惯性约束聚变（ICF），也称激光聚变，是可控核聚变的主要技术路线之一，除了用于探索未来能源，同时也是研究物质极端状态的理想场所，对基础物理研究、国防科研也具有无可替代的价值。无论是为了实验的成功实施，还是为了事后对实验失败原因进行总结分析，都必须对反应核心（靶心）进行精密监测，即需要发展能够精密记录极端时空尺度下的内爆物理演化，定量判读热斑形貌对称性、核反应源分布及燃料约束质量的靶心诊断技术。中子和γ射线作为聚变反应的主要产物，携带了来自靶心和实验装置的关键物理信息，使核诊断成为聚变诊断不可替代的手段。ICF相当于是在实验室环境中复现了原本只存在于氢弹与恒星核心的极高能量密度的物理过程。在点火成功的前提下，通过氘氚反应，在百皮秒级的时间尺度和百微米级的空间尺度内就能产生高达10^19量级的中子，并释放出数MJ（甚至更高）的能量。其核诊断系统不仅需要超快时间响应、超高空间分辨的粒子探测器，对电子学的响应速度和精度也提出了极高的要求，同时还需要满足高集成度和抗辐照等工程要求。当前，ICF核诊断迫切需要从“看得见”变成“看得准、看得细”，相应地，核电子学亟需在超快采样、高集成度、高可靠性等方面取得突破，才能为国内的ICF走向高增益（点火成功，乃至高功率输出）和工程化（聚变能源应用）提供有效支撑。本报告将概述ICF实验中的中子、γ（硬X）射线等核信号的特点，并介绍其核诊断系统的目标、工作原理及发展现状。并重点讨论ICF中子诊断对读出电子学的严苛需求，包括中子飞行时间诊断对超高速、大量程、高精度波形数字化电子学的需求，中子成像诊断对多通道（高集成度）快脉冲信号采集处理，以及多视线测量所需的广域空间中的高精度时间同步需求。也将介绍报告人近期在ICF实验热斑定向运动速度测量的中子伽马复合场诊断方面的高速电子学初步研究进展，以及未来在ICF核诊断电子学方面的工作设想。

国内计划依托SHINE装置的8 GeV电子束开展固定靶实验，旨在进一步探究核子内部结构。实验的径迹探测器拟采用微结构气体探测器（MPGD），通道总数约42万。超大通道规模对读出系统的集成度和实时在线处理能力提出挑战。此外，系统在实验初期不仅需要适配多种前端读出方案，还需为其他子探测器读出提供可行的硬件复用能力，这要求其具备通用性与可扩展能力。为此，本文将开展模块化系统研究，并基于此系统设计支持2000通道的MPGD读出原型样机。
ATCA架构具备强单板供电能力、高散热性能和宽裕的物理尺寸，不仅可以支撑高密度的芯片集成，也为模块化布局提供充足的空间条件。依托上述优势，系统采用ATCA载板搭配后插板的架构，可支持最多4个AMC子卡以适配多种读出任务需求。其中，ATCA载板集成XCKU15P高性能FPGA承担高带宽数据处理与传输任务；后插板搭载XCZU9EG FPGA芯片兼顾高速传输与系统全局控制。系统可通过多通道光纤通信接口对接基于PCIe的数据获取系统，也可独立支持100G RDMA技术，直接实现与高性能网络的对接。
MPGD读出的初版原型样机的前后端电子学间采用Type-C和DP线以电信号方式实现命令与数据的传输。前端板集成4片SAMPA芯片以支持128通道读出；ATCA载板上的AMC子卡则搭载XC7K325T FPGA芯片以提升数据处理与接口拓展能力。整个系统配置2套ATCA板卡，以满足2000通道的读出需求，并在单事例32采样点的配置下最高支持约150 kHz事例率。在硬件搭建与逻辑开发的基础上，开展了整机功能与性能测试，并初步完成了与探测器的联合调试，全面验证了系统方案的可行性。

漂移室原初电离簇计数（dN/dx）是一种通过统计带电粒子在单位径迹长度上产生的原初电离簇数目实现粒子鉴别的方法。相比传统电离能损（dE/dx）方法，dN/dx 可减弱次级电子引入的朗道涨落影响，在高动量 K/π 介子鉴别中具有较好的应用潜力。面向环形正负电子对撞机（CEPC）等未来高能物理实验对高精度粒子鉴别的需求，本工作设计并研制了一套 120 通道高速波形读出电子学原型系统。系统采用低阻宽带放大与高速连续采样架构，前端通过低阻抗匹配网络和两级宽带电压放大级联，保留微弱电离信号的纳秒级快前沿特征；后端基于 1.3 GSps、14-bit ADC 和 FPGA 实现多通道连续波形数字化、触发控制和高速数据传输。实验室标定结果表明，系统全链路模拟带宽为 550 MHz，多通道增益离散度为 0.82%，带载等效输入噪声为 0.83 μArms，单时钟域固有时间测量精度为 0.88 ns，主要指标满足 dN/dx 信号读出的设计要求。进一步利用该系统与漂移室原型机开展宇宙线联合测试，获得了高信噪比的多通道空间径迹波形，并基于二阶导数寻峰方法初步提取复杂堆叠波形中的局部电离峰，测得宇宙线 μ 子的平均 dN/dx 约为 5.5 cm⁻¹。针对实测值低于理论预期的现象，本工作进一步分析了接口阻抗失配引发的信号反射，并通过仿真研究了堆叠信号脉冲漏判对计数效率的影响。后续将重点围绕接口阻抗匹配与峰值识别算法开展综合优化，以进一步提升原初电离簇的识别准确率，系统性验证 dN/dx 测量在实际探测器条件下的粒子鉴别性能。

高能物理（HEP）实验日益依赖复杂的专用集成电路（ASIC），这推动了对灵活可编程架构的持续需求。本文提出并设计了一款基于RISC-V架构的系统级芯片（SoC），作为ASIC的通用控制与配置中心。该SoC集成了具备3级流水线的轻量级32位tiny_riscv处理器，支持通过固件执行C语言程序，以高效管理寄存器并实现I²C、SPI等多种通信协议。该SoC作为核心控制单元，计划首次应用于面向低增益雪崩光电二极管（LGAD）读出的专用ASIC——LATRIC中，并采用55纳米CMOS工艺成功完成了流片。流片后测试结果表明，该芯片的功能与性能指标均符合设计预期。目前，团队正围绕该SoC进一步开展抗辐照加固技术研究，以及针对高能物理特定场景的硬件加速算法开发。本报告将详细介绍该SoC的架构设计、在LATRIC芯片中的应用实现、流片测试结果，并展望其在未来HEP实验中的广阔应用前景。

文物承载着民族的血脉与基因，是不可再生的文化瑰宝。针对考古发掘现场未出土文物开展原位无损检测，获取文物本体与赋存环境的第一手资料，对于文物保护与文脉传承具有重要意义。常规X射线透射成像技术要求射线源与探测器分置于被测物体两侧，从物理布局上无法满足未出土文物的现场检测条件。康普顿散射成像（Compton Scattering Imaging，CSI）将射线源与探测器置于被测物体同侧，通过探测散射X射线强度反演物体近表面的电子密度分布，对低原子序数材料敏感，可突破透射成像的布局限制，在地下文物探测与墙体壁画检测中具有独特优势。本团队在CSI技术研究方面积累了丰富经验，曾研制一套基于YSO闪烁体线阵列探测器的移动式直接推扫CSI系统，实验室测试表明，瓷碗、铁剑等文物与土壤之间具有明显的成像对比度。2023年应陕西省考古研究院邀请，本团队在西安汉墓外藏坑发掘现场使用该系统完成了外藏坑浅表埋藏情况的大范围扫描探查，通过对多个机位的二维散射图像进行拼接，成功预判了车马俑、青铜伞架、陶俑、络饰等未出土文物的埋藏位置与形态，为现场精细化发掘提供了重要指导。为进一步实现地下文物三维成像，本团队近期基于GAGG闪烁体面阵列探测器，研制了一套直接推扫式康普顿散射层析成像样机。在300 kV、5 mA的工作条件下，该样机可穿透10 cm厚的土层实现三维层析成像，空间分辨率约1 cm，检测效率约1600 cm³/min。后续还将进一步优化成像性能，提升系统便携性，以更好地应用于考古现场的原位无损检测中。

碳离子放射治疗具有优良的剂量深度分布和较高的生物学效应，但其布拉格峰位置对组织密度、患者摆位及束流参数变化较为敏感，因此开展在线射程验证对于提高治疗精度和安全性具有重要意义。本研究围绕碲锌镉（CZT）探测器电子学读出与碳离子束流射程预测方法展开。实验室自主设计并应用通道压缩电路，将CZT探测器多路信号压缩为少量输出信号，采用多层感知机神经网络（MLP）建立压缩信号与原始条形通道响应之间的映射关系，实现对探测器位置响应信息的预测与还原。进一步地，本研究提出一种碳离子束流射程验证方法，即利用探测器系统获取治疗过程中产生的次级粒子计数分布，并结合机器学习回归模型预测射程。在兰州重离子医院束流终端进行了实验。使用160.86-221.48MeV/u范围内7个能量照射聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），构建不同能量下次级粒子计数分布与机器跳数（MU）归一化后的特征参数，采用Elastic Net回归模型建立次级粒子计数分布与胶片测量射程之间的定量关系。实验结果表明，通道压缩结合MLP还原方法对比传统公示法，位置还原误差降低了约61%。在160.86-221.48MeV/u的能量范围内，射程验证的平均误差为0.92mm。本研究将通道压缩电子学、神经网络信号还原和Elastic Net射程预测相结合，验证了该方法在小型化、实时射程监测中的可行性，为面向临床应用的碳离子束在线射程验证提供了一种新的技术路线。

现代PET探测器趋向采用小间距LYSO晶体与SiPM耦合，以追求更高的空间分辨率。然而，更小的晶体会显著加剧晶体间散射（ICS）——511 keV光子会因为康普顿散射等效应，让能量跨多个相邻晶体扩散，使传统基于重心的前端定位失准。
蒙特卡罗真值标签的理论重建评估表明，理想 ICS 校正可使横向空间分辨率 FWHM 提升约 17%；若与双端读出 DOI 解码协同，分辨率可进一步改善，总体提升约 32%。基于上述仿真工作引导，本工作面向核探测器与前端电子学硬件层面，搭建了2.1 mm、3.2 mm、4.1 mm三种间距的多间距高分辨率LYSO-SiPM探测器测试平台。采用专用PET读出ASIC（PETsys TOFPET2及Hamamatsu C135xx系列），基于过阈时间（Time-over-Threshold, ToT）模式系统进行了Na-22的电子符合准直实验测量以得出相应输出。实测结合仿真验证结果进一步显示，2.1 mm阵列内仅35.47%的入射光子在中心晶体完成全能量沉积，29.68%经ICS重新分布至邻近晶体，构成传统前端定位的根本性瓶颈。
为在前端电子学中实现实时回收上述事件，本文提出一种物理先验驱动的轻量化事件定位推理核。核心机制为“能量掩码”——将解空间显式约束在被触发晶体集合内，从而以极低参数量（8×8读出矩阵仅0.62M）实现稳健收敛。该推理核存储占用低、结构规则，具备直接综合到前端DAQ板载FPGA的潜力（FMC接口、片上BRAM缓存、无需外部DDR），可在数据流前端完成第一作用点解码。
在2.1 mm阵列实测信号上，该前端处理将中心3×3区域能量占比由56.4%提升至83.1%，峰本比提升6.4倍，有效空间弥散从1.710像素压缩至1.179像素。 本工作为新一代亚毫米级PET探测器在前端电子学层面实现实时ICS校正与硬件协同部署，提供了完整的多间距验证路径与可移植算法。

正电子发射断层成像（PET）作为核医学分子影像的核心技术，已广泛应用于临床诊断与生物医学研究。传统PET基于正电子湮灭产生的双511keVγ光子的2γ符合成像机制，无法对不同β+衰变核素的信号进行定量区分，导致多核素同步成像时信号混淆，严重限制了多靶点生物过程的同步追踪，难以满足精准医学对多参数分子影像的需求。部分β+核素如²²Na、⁴⁴Sc、⁸⁹Zr等衰变时，会伴随发射瞬发γ光子，基于这一特性的3γ符合成像技术，可通过三光子符合事件的甄别实现不同核素的信号区分，为多核素成像提供了一种新的技术路径。本研究基于Geant4模拟平台，验证3γPET的核素区分可行性。研究首先通过点源2γ符合数据校验，确认了模拟系统的探测响应与能量响应的准确性；在此基础上，构建²²Na与¹⁸F混合成像模型，同步开展3γ与2γPET成像模拟，成功通过3γ符合事件有效分离出²²Na的信号，验证了区分常规无瞬发γ核素与带瞬发γ核素的方法有效性。进一步地，本研究新增构建²²Na与⁸⁹Zr混合成像模型，利用二者瞬发γ的特征能量差异（²²Na对应1274.5keV、⁸⁹Zr对应909keV），结合3γ符合的能量甄别机制，成功实现了两种带瞬发γ核素的信号区分。本研究全面验证了3γPET多核素成像的技术可行性，不仅实现了常规核素与带瞬发γ核素的区分，更突破了同类型带瞬发γ核素的分辨瓶颈，大幅扩展了多核素成像的核素选择范围，为后续多靶点分子影像研究提供了技术参考，也为临床多核素PET系统的推进奠定了模拟验证基础。

缪子成像技术作为一种利用宇宙射线缪子探测物体内部结构的无损检测手段，在火山监测、地质勘探、考古以及核安全等领域展现出巨大的应用潜力 。在实际部署前，模拟仿真往往是评估缪子成像系统可行性与优化探测器设计的关键步骤 。然而，在针对大尺度目标进行仿真模拟时，传统生成方法面临着严峻的效率瓶颈 。由于宇宙射线需要在非常宽广的区域内生成，而实际能穿透物体并击中尺寸相对较小的探测器的缪子比例极低，导致绝大多数传输计算变为无效运算，极大消耗了时间和计算资源 。为解决这一痛点，本研究提出了一种高效的探测器邻近采样与逆向映射（DAS-REM）方法 。该方法首先通过探测器邻近采样，在紧靠探测器的区域内生成符合预期真实通量分布、且极大概率能到达探测器的有效缪子 。随后，利用逆向映射机制，将这些缪子的初始位置沿着动量方向逆推投影至覆盖探测器和待测物体的大型生成面上 。该框架具有极强的通用性，可灵活应用于平面、半球形以及圆柱形等各类常见的缪子生成面几何形状 。为确保物理精确度，研究采用了均方误差（MSE）、结构相似性指数（SSIM）和Kullback-Leibler散度等多种量化评估指标，结果证明DAS-REM方法与传统直接生成法的缪子分布保持了极高的一致性 。在性能提升方面，当模拟尺度超过10米的大型目标时，该方法将计算效率显著提升了两个数量级以上 。本研究进一步将该方法应用于5米直径空心铁球的小尺度异常检测和数千米跨度真实山体的大尺度地质成像两个场景中 。结果充分表明，探测器邻近采样与逆向映射方法不仅大幅缩短了程序的模拟耗时，还有效保证了内部密度重建的准确性，能够完美胜任各种尺度的高效缪子成像模拟任务，为未来前沿实验的快速可行性验证与系统优化提供了坚实的仿真工具支撑 。

缪子散射成像利用宇宙线缪子强穿透力，对屏蔽层内部的物质进行无损探测，在地质勘测和国土安全领域具有广泛应用。径迹重建是缪子散射成像的关键环节，实现缪子散射径迹的高精度重建，有助于提高成像质量和物质识别能力。本研究提出了一种缪子散射径迹重建算法（MuTEA），通过结合多重库仑散射与贝叶斯推断来重建三维散射轨迹。该方法通过计算缪子穿过物体时的最可几径迹，从而获取精确的横向位移和散射角，进而改善成像质量。研究通过Geant4模拟验证了算法性能，结果表明径迹重建的不确定性随物体厚度与辐射长度之比增大而增加。此外，通过利用缪子散射原型装置开展了成像实验，对被不锈钢屏蔽的低、中、高原子序数物质进行了成像，并采用梯度幅值和对比度指标这两项无参考图像质量评估标准进行了定量分析。成像结果显示，经MuTEA算法优化的PoCA算法能够有效区分钨块、空心铜罐、沙子和藏匿在沙子中面粉等物质。

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核心设备之一，国内长期依赖进口，严重影响谱仪建设的性能和运行的效率。为此团队依托大科学工程CSNS建设，围绕中子谱仪建设的紧迫需求，通过对探测器、电子学和数据获取等全技术链条长期系统研究，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，积累了多种探测器研发和运行的经验。先后完成了11台大型中子谱仪探测器研制任务，实现了大面积3He管阵列探测器(近50平米)、大面积闪烁体探测器(十余平米)、高分辨成像探测器以及高通量陶瓷GEM中子探测器的大规模工程应用。目前已稳定高效运行多年，支撑完成了2500余项研究课题实验。二期工程（CSNS II）已于2024年经国家发改委立项正式开始建设，预计2029年完成工程建设。CSNS II 将加速器功率提升至500kW，同时新建9台中子谱仪，大幅提升中子通量和实验性能。团队将围绕CSNS II 谱仪建设需求，继续完善中子谱仪探测器研发体系，深入发展基于3He、6Li、10B、157Gd等多种中子转换材料的气体探测器、闪烁体探测器以及半导体探测器，瞄准大科学工程应用，向着更大覆盖面积、更高时空分辨、更高探测效率以及更高集成度四方向发展，同时推动关键核心部件逐渐实现国产化。

散裂中子源二期升级项目正在建设高能质子束实验终端(HPES)，可提供能量为1.6 GeV的单粒子质子束，并将配备多套探测器系统，用于不同待测探测器(DUT)的性能研究。为了满足高空间分辨率径迹探测器原型机的测试需求，本研究基于MAPS型硅像素芯片，研制了一套高能质子束流望远镜系统(HEPTel)。HEPTel由6层超薄硅像素探测模块组成。每层模块由一块MAPS芯片、辅助PCB板和带有冷却结构的铝制屏蔽盒组成，灵敏区范围内单层物质量约为0.061% X0。系统同时研制了配套的读出电子学、数据获取系统和高精度实验测试台，可实现多层探测模块的同步读出、在线数据检查和径迹离线重建。此外，HPES线站还将提供一套由多组闪烁光纤探测器和触发逻辑单元(TLU)组成的触发系统，用于实现线站配套探测器系统与DUT之间的事例对齐。

针对单帧数据中可能存在多条径迹的运行条件，本研究开展了寻迹算法的研究与优化，并通过模拟验证了在HPES预期工作条件下HEPTel系统的寻迹准确率好于99%。本研究进一步开展了HEPTel与TLU系统的联合调试和束流实验。并采用闪烁体和SiPM为TLU提供触发信号。实验结果表明，在1.3 GeV电子束条件下，单层望远镜探测模块的空间分辨率约为5.7 μm，探测效率好于99.5%，望远镜系统分辨率约为2.7 μm；同时，系统能够完成触发符合、TriggerID分发、望远镜数据打包和事例关联，初步验证了基于TLU触发ID机制实现束流望远镜与DUT事例对齐的可行性。

通讯作者：李岚坤， ，17803898626
Email：lilankun@ihep.ac.cn

宇宙线缪子是初级宇宙线与地球大气相互作用过程中产生的次级粒子，其自旋极化度是研究宇宙线物理及高能粒子相互作用机制的重要参数之一。为实现对低能宇宙线缪子自旋极化的高精度测量，中山大学研究团队提出并自主研制了宇宙线缪子自旋极化探测器系统 CRmuSR（Cosmic-Ray muon Spin Rotation/Relaxation detector）。该系统核心目标是通过精确重建入射缪子的动量方向，并测量缪子衰变所产生的 Michel 电子的空间分布，进而反演出缪子的自旋极化信息。
CRmuSR 系统采用模块化设计，单个模块主要由动量方向探测器（MDD）、缪子停止模块以及Michel正电子/电子探测环（PDR）三部分组成。其中，MDD 基于多层闪烁光纤阵列与 SiPM 读出技术构建，PDR 则采用环形塑料闪烁体模块配合 SiPM 进行多通道读出。系统整体需要大量 SiPM 读出通道，并需实现"缪子入射触发—延迟衰变电子符合"等复杂的关联触发逻辑，同时在设计上需兼顾高时间分辨率、多通道同步采集、灵活可配置的触发策略、事件级时间关联以及模块化扩展能力，这对前端电子学与数据获取（DAQ）系统提出了较高的技术要求。
在本次报告中，我们将系统介绍 CRmuSR 探测器的整体结构设计、触发与径迹重建逻辑，以及当前较为完善的配套前端电子学系统与未来的升级方案，并展示当前样机系统的初步测量结果。之后，面向后续阵列化部署与多站点联合观测的需求，团队还研发了一套通用的离线重建框架与可扩展的电子学读出系统，为未来不同构型、不同规模的探测器系统提供了联合分析的平台基础。

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。

While the initial detection of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering (CEνNS) utilized CsI(Na) crystals, maximizing detection sensitivity requires significantly higher light yields. Addressing this challenge, we introduce a cutting-edge detector architecture that couples low-temperature CsI crystals with SiPM readout arrays. By exploiting the superior brightness of cryogenic CsI and the ultra-high photon detection efficiency of SiPMs, this design offers a dramatic improvement in sensitivity.
We have successfully realized this concept through a kilogram-scale prototype, which exhibits state-of-the-art light yield and energy resolution. These results establish our design as a competitive candidate for future CEνNS experiments. In this talk, we will present the comprehensive characterization of the prototype, focusing on key performance indicators such as light yield and energy resolution. The analysis will also cover critical technical challenges, specifically the mitigation and evaluation of SiPM dark noise and optical crosstalk.

增强型X射线时变与偏振探测（enhanced X-ray Timing and Polarimetry，简称eXTP）空间天文台是我国下一代旗舰级X射线天文卫星。eXTP上的偏振测量X射线聚焦望远镜阵列（Polarimetry Focusing Array，简称PFA）采用气体像素探测器（GPD）和Wolter I型聚焦镜，对2-8 keV的X射线进行偏振、成像、能谱和时变测量，其偏振灵敏度（MDP@2-8keV）优于3%（106 s, 1mCrab），角分辨率30″@2keV(HPD)。本报告将介绍PFA载荷可成像X射线偏振探测器的技术状态及研制进展。

超级陶粲装置（STCF）是我国拟建设的下一代高亮度正负电子对撞机，其设计运行能量范围为2~7 GeV，峰值亮度约为0.5×10³⁵ cm⁻² s⁻¹。位于谱仪最外层的缪子探测器（MUD）需在有效抑制带电强子本底的同时，保持较高的缪子探测效率。该探测器通过通道编号方式对击中位置进行编码，因此读出电子学系统的核心任务是记录高于粒子鉴别阈值的信号到达时间。针对缪子探测器原型机，本文研制了一款多通道实时读出系统，用于实现超阈值信号的高精度定时测量。系统硬件由前端放大甄别板（FEAD）与基于现场可编程门阵列（FPGA）的读出板组成：FEAD将探测器输出信号转换为数字脉冲，并通过USL连接器传输至FPGA；FPGA负责完成信号到达时间的高精度测量，并采用多相位脉宽测量法对前沿定时中的游动效应进行修正，最终数据通过千兆以太网链路上传至计算机。使用信号发生器进行的初步测试的结果表明，该系统支持32通道同步读出，单通道时间分辨率优于25ps，且脉宽测量表现出良好的线性响应。

微波动态电感探测器（MKID）是一种高品质因数的超导微波谐振器，迄今已经在高能 X/γ 射线、天文弱光等弱辐射探测领域表现出了极大的潜力。MKID阵列凭借其天然的频分复用优势，可通过单条微波馈线同时读取数千个像素，在大视场天文观测和量子信息等领域具有重要应用前景。然而，随着阵列规模扩大至千通道级，读出电子学在激励生成、信号采集与实时解调方面面临严峻挑战。
本文提出并实现一种基于AMD ZYNQ UltraScale+ RFSoC的千通道级MKID微波复用室温读出电子学系统。利用RFSoC单片集成的ADC/DAC和可编程逻辑，在单芯片上完成了全链路的数字信号处理。系统支持FPGA固件实现的快速频率扫描、定频测试等核心功能。在发射端，为突破FPGA资源限制，采用16 组 RAM 并行存储基准波形，独立控制各RAM的读地址步进生成多路可配置频率的差异化频点。同时时分复用各个RAM，实现输出可配置数量(至多2048个)的频点数据流。该数据流经综合多相滤波器组实时合成为一个包含配置频点的多载波信号，最终由2.048 GSPS DAC输出0~2 GHz微波激励。在接收端，通过分析多相滤波器组将探测器响应信号实时分割为2048个独立子带，经数字下变频提取各子带的传输系数S21，并对每个子带的S21进行可配置滑动平均滤波，以实现噪声抑制与信噪比提升。
原型系统采用PYNQ开发框架，通过以太网接口与Jupyter Notebook交互式上位机通信，实现参数配置与数据采集。在硬件搭建与逻辑开发的基础上，开展了功能与性能测试，验证了多载波激励合成、实时子带分割的正确性。系统已具备与千通道MKID联调能力，相关联调工作正在推进中。

散裂中子源反角白光中子实验装置的多用途时间投影室（MTPC）中，阴极信号用于计算中子的飞行时间，对于中子的核数据测量至关重要。针对MTPC阴极信号幅度小、噪声大的问题，本文研制了一款高精度电荷灵敏放大器，旨在提升阴极输出信号的信噪比以及中子飞行时间的测量精度。该放大器核心器件选用结型场效应管与高速运算放大器，并且采用共源极放大与同相放大相结合的拓扑结构。放大器第一级用于实现电荷积累与电压转换，第二级则进行电压放大。首先使用信号发生器输出脉冲信号对放大器的成形时间、增益动态范围、上升时间及噪声特性等进行测试研究；其次进一步开展MTPC的放射源测试，记录阴极和丝网信号经放大器后的输出信号波形。信号发生器和MTPC放射源测试结果表明，该放大器具有良好的增益线性，并且能够有效提升MTPC阴极信号信噪比，有望显著提升中子飞行时间测量精度。在现有放大器的基础上，进一步优化放大器的关键器件、电路结构、高压模块、噪声屏蔽等设计方案，旨在开发一款兼顾TPC探测器和半导体探测器应用的通用型电荷灵敏放大器。

超级陶粲装置（STCF）是面向高精度粲物理、τ 轻子物理、强子谱学及新物理寻找的未来高亮度正负电子对撞机实验装置。电磁量能器作为 STCF 探测器的重要子系统，承担着光子和电子能量测量、中性粒子重建及粒子鉴别等关键任务。针对高亮度运行条件下电磁量能器面临的宽动态范围、高计数率、高时间分辨和高数据吞吐需求，报告介绍 STCF 电磁量能器读出电子学原型系统的研制进展。该系统采用前端读出模块与后端 FPGA 信号处理模块相结合的架构，实现探测器信号调理、高速采样、在线数字处理和数据传输；同时面向高事例率下的波形堆积和粒子鉴别需求，研究并实现了基线估计、数字滤波、幅度与时间提取、堆积矫正及波形特征投影粒子鉴别等在线算法。实验室测试、LED 本底模拟测试和束流联合测试结果表明，原型系统能够稳定完成多通道波形采集与在线处理，为后续 STCF 电磁量能器读出电子学系统优化和规模化研制奠定了基础。

高能伽马射线探测是研究极端天体物理的重要途径之一。正在预研的甚大面积伽马射线空间望远镜（VLAST）是一款旗舰级伽马空间探测设施，相较于其他空间探测器，具有更高的有效接收率和更精确的伽马光子测量能力。为验证VLAST的关键技术，提出了小型化空间探测器VLAST-P，旨在可靠探测来自太阳的高能伽马射线（MeV-GeV）以及太阳耀斑产生的高能质子。电磁量能器是VLAST-P有效载荷的关键子探测器，用于测量入射高能光子的能量，并提供入射粒子的击中信息以及触发有效事件的选择。使用CsI（Tl）晶体作为吸收体构建全吸收型量能器，其读出电子学系统由4个前端电子学（FEE）和1个前置放大模块（PAM）组成。PAM使用雪崩光电二极管（APD）进行光电转换，电荷灵敏前置放大器进行电荷积分与放大成形，双增益读出通道的设计用于实现较大的动态范围。FEE用于数字化处理100个通道的模拟信号、击中判断和监测电子学系统工作状态。为确保在恶劣空间环境中的长期可靠性，对辐射硬度、热设计、元件和板级质量控制等方面进行了充分考虑。目前已完成正样件的研制测试结果表明，每个高增益通道的等效噪声电荷(ENC) 均小于 4fC，每个低增益通道的线性测量上限均达到约 100pC，满足探测器的物理要求。

MeV能段伽马射线观测是研究高能宇宙物理过程的核心手段，但现有探测器在该能区面临角分辨受限的挑战。提高角分辨的关键在于实现对康普顿电子或正负电子对三维径迹的精确测量。为此，本研究重点设计并实现了一套面向高压气体时间投影室（TPC）的大规模、高集成度读出电子学系统，旨在通过精细的电子径迹成像提升望远镜的观测性能。
在核心技术研发方面，针对TPC探测器高达22,500个感应单元带来的读出挑战，本研究提出了一种基于哈密顿回路理论的二维通道映射复用方案。该方案成功实现了16:1的物理通道压缩，在极大降低功耗与系统复杂度的同时，确保了三维径迹重建所需的位置分辨能力。配套研制的读出电路具备20 MSPS以上的高采样率和宽动态范围信号处理能力，能够捕获纳秒级精度的漂移电子信号，从而实现对电子径迹在漂移方向（Z轴）的高精度分层测量。此外，系统集成了像素型碲锌镉（CZT）作为能量收集模块，通过协同读出，实现了全能区事例的能量闭环测量。
性能表征显示，该读出系统支持TPC在5.9 keV下达到15%的能量分辨率目标，且系统时间测量抖动小于20 ns，有效保证了三维径迹的连续性与完整性。模拟与实验验证表明，在TPC精细径迹测量的支撑下，望远镜系统在MeV能段的角分辨可提升至2°以内，并能通过径迹方向鉴别有效抑制环境本底。本研究为我国新一代具有径迹测量能力的空间MeV伽马望远镜提供了关键的电子学解决思路，目前正深入开展基于大规模TPC阵列的实时成像算法优化与系统工程化验证。

本文介绍了基于CLYC闪烁晶体的原型谱仪设计，目标对主动式中子探测技术在行星浅表层原位水勘测中的应用进行研究。与被动式探测相比，主动式中子探测技术通过中子源可以实现更高效率的快速原位水探测。本研究采用氘氚（D-T）超短脉冲中子发生器作为中子源，该发生器可以产生14 MeV的中子脉冲。探测器仅采用一个耦合光电倍增管的CLYC闪烁晶体。通过Geant4对探测过程进行仿真，初步验证了单个CLYC探测器测得的散射中子和特征伽马可以用于行星浅表层的水及相关元素探测。为了开展地面实验，针对CLYC探测器研制了一套读出电子学系统，并搭建了原理验证样机。读出电子学经过电压放大和采样率500 MSPS，采样精度14 bit的高速波形数字化实现CLYC探测器的信号读出，并可在FPGA内进行实时数据处理。地面初步实验中，利用三明治结构的花岗岩石板和聚乙烯板构成待测样本，在不同等效含水量下得到的中子与伽马测量结果进一步验证了利用单个CLYC探测器通过主动式中子探测技术实现行星浅表层原位水探测的可行性。

Understanding radiation-induced defects in Low Gain Avalanche Detectors (LGADs) is critical to explaining gain layer degradation after intense radiation. Previous studies using thermally stimulated current (TSC) cannot distinguish defect signals originating from the gain layer versus from the bulk region, while deep-level transient spectroscopy (DLTS) investigations have not extracted defect energy levels in LGAD gain layers. This work enables DLTS to selectively probe defects in the gain layer by partially depleting the gain layer through controlling the bias voltage. Proton-irradiated (1×1011–1×1013 p·cm-2) p-type Si epitaxial PIN diodes and LGADs, the latter both with and without shallow carbon doping, at bulk resistivities of 350 and 1000 Ω·cm are studied.

宇宙线缪子具有穿透能力强、无需外加辐射源等特点，在地质结构探测、核安全监测和大体积目标无损检测中具有重要应用价值。针对当前缪子散射与透射成像研究中数据处理流程分散、脚本程序难以统一管理、算法对比和结果复现效率较低等问题，本文设计并实现了一套面向多层缪子探测器的图像重建与可视化平台。平台以离线数据处理为核心，按照“数据导入与预处理—径迹重建—成像计算—结果可视化—图像质量评价”的流程组织功能，将文件读取、参数配置、任务调度、算法运行、结果显示和数据导出集成于统一界面。在散射成像方面，平台基于入射与出射径迹实现POCA散射点估计，并支持MLSDEM迭代重建，以获得目标区域体素化散射密度分布；在透射成像方面，通过径迹角度分箱、通量统计和不透明度计算，实现目标区域二维透射成像分析。平台提供三维点云、缪子径迹、三维体素、二维切片/投影、方向角分箱统计和不透明度图等可视化方式，并引入结构相似性指数（SSIM）评价重建结果。模拟数据测试表明，平台能够稳定完成散射与透射成像处理流程，重建分布与模拟目标一致；在相同数据和参数条件下，多次运行结果保持一致，连续运行测试未出现异常中断。该平台可为缪子成像算法验证、参数优化、结果对比和后续实测数据接入提供统一的软件基础。

高纯锗探测器在同步辐射X射线探测方面具有高分辨高效率的优势，可以覆盖中高能光源的全部能区，且有较强的耐受辐照损伤的能力。在百kHz至MHz高计数率条件下，高纯锗需要具有较快的电荷收集时间，且需要具备多个读出通道。本文构建了一种平面型多电极高纯锗探测器样机，采用小型可移动液氮杜瓦方便实验设置，各电极分辨率可达1.8keV@1332keV，单通道采用阻容反馈前端电子学可以应对百kHz的输入计数率，可应用于中高能同步辐射光源的X射线探测。

CdZnTe (CZT) 作为一种辐射探测材料，在室温下表现出优异的性能。随着CZT探测器的发展，单极性电荷灵敏技术有效降低了空穴收集不完全对能量分辨率的影响。为实现MeV伽马射线天文观测的高分辨率和高效率，本文研制并系统测试了一种尺寸为$5×5×20 \;mm^2$的电容Frisch网格结构CZT探测器。该探测器在3000V偏压下的漏电流为3.6 nA，在662 keV（2800 V）下能量分辨率（FWHM）为1.20%。此外，还评估了电子迁移率-寿命乘积（$(\mu \tau)_e$）。模拟与实验结果的对比表明，$(\mu \tau)_e$接近$1.0 \times 10^{-1} \; \text{cm}^2/\text{V}$，这一数值明显高于利用Hecht方程和优化后的直接测量方法获得的结果。

为满足高能、高通量伽马射线束能谱与通量的精确测量需求，基于低探测效率原理设计了一种新型井式 BGO+SiPM 闪烁探测器，并对其进行了Geant4 模拟研究与在上海激光电子伽马源在线实验测试。通过具有中心通孔结构的探测器几何设计，并在探测器前端设置10-20m铝箔散射体有效降低了探测效率，约为0.008%，从而避免了传统大体积闪烁探测器在高通量条件下易出现的脉冲堆积、信号饱和和死时间效应等问题，实现了高强度伽马射线束能量与通量的稳定测量。利用 Geant4 构建了探测器的蒙特卡罗模拟模型，以及考虑荧光传输的相关光学物理过程。模拟结果与实验测量数据在 2.5-25 MeV范围内表现出良好一致性，模拟重现了全能峰及康普顿连续谱结构，SLEGS在束实验验证了探测器结构设计、能量刻度方法、背景扣除、能谱解卷积方法及模拟模型所构成的自洽测量体系的可靠性。研究结果表明，该探测器系统能够实现高通量伽马射线束的实时在线监测，为激光康普顿散射伽马源等装置产生的高强度伽马射线直接束诊断提供了一种有效且具有良好扩展性的技术方案。

高精度伽马能谱与中子/伽马双模探测在核安全监测、反应堆诊断、资源勘探和复杂混合辐射场识别中具有重要意义。卤化物闪烁体的晶体结构、卤素亚晶格和发光中心调控，是实现高能量分辨率与中子/伽马甄别性能协同优化的关键。本文围绕以 LaBr3:Ce 为核心的稀土卤化物闪烁体体系，阐明其由高分辨伽马闪烁体向含锂混合卤素钾冰晶石 Cs2LiLa(Br,Cl)6:Ce（CLLBC）双模探测材料演化的结构调控关系与闪烁响应优化机制。LaBr₃:Ce 具有高光产额、快衰减和优异能量分辨率，是高精度伽马能谱探测的重要基准；通过晶体生长与器件集成优化，在 662 keV 处实现了 2.37% 的能量分辨率。在此基础上，构建含 ⁶Li 的立方钾冰晶石结构 C2sLiLaBr 6:Ce（CLLB），引入 6Li(n,α)t 热中子俘获反应通道，使材料功能由单一伽马探测拓展至中子/伽马双模探测。尽管LaBr3 与 CLLB 具有相近的初始电子-空穴对产生能力，但 CLLB 中较高密度的电离团簇会增强热化复合损失和非辐射猝灭，表明结构重构不仅赋予材料中子灵敏性，也重塑了载流子热化与能量传递过程。进一步地，CLLBC 通过 Br/Cl 混合卤素亚晶格和 Ce3+ 发光中心浓度协同调控，优化 STE-Ce3+ 能量传递、激发态猝灭及快慢衰减分量比例，从而提升光产额、猝灭因子、能量分辨率和中子/伽马 PSD 性能。优化制备的 1 英寸 CLLBC 晶体在 662 keV 处获得 3.09% 能量分辨率，并在慢化的 241Am-Be 源下实现2.1的中子/伽马甄别品质因子。结果表明，从 LaBr3:Ce 到 CLLB/CLLBC 的演化本质上是晶体结构重构、锂中子敏感组元引入、Br/Cl 混合卤素亚晶格和 Ce3+ 发光中心协同驱动的闪烁响应优化过程，为紧凑型高分辨伽马能谱及中子/伽马双模探测器提供了可行技术路径。

强脉冲X射线辐射场广泛存在于高能加速器装置、高能量密度物理实验及FLASH放疗系统中，其纳秒尺度时间结构测量对于辐射产生机制研究、束流诊断及辐照装置优化具有重要意义。高瞬时光子通量和快速时间演化特征对探测器的时间响应性能、动态范围及抗饱和能力提出了较高要求。
针对强脉冲X射线纳秒时间结构测量需求，研制了一套基于EJ-232Q（0.5% benzophenone）超快塑料闪烁体与Hamamatsu H10721-20光电倍增管耦合的探测系统。采用超快激光激励实验与波形分析方法对系统时间响应特性进行了表征，并利用系统响应分解方法反演获得EJ-232Q闪烁体的本征时间响应参数。基于Geant4模拟研究了不同几何尺寸闪烁体中光子传输过程对时间展宽及波形上升特性的影响，为探测器结构优化提供了依据。
利用该探测系统开展了e-FLASH平台及电子加速器轫致辐射条件下的强脉冲X射线时间结构测量，获得了具有纳秒尺度时间特征的脉冲波形。实验结果表明，该探测系统能够满足强脉冲辐射场时间结构测量需求，并具备良好的辐射场适应能力，可为强脉冲X射线时间结构诊断提供一种可行的技术方案，并展现出在FLASH放疗、C-ADS、SHINE等高强度辐射场在线监测中的应用潜力。

高脉冲强度脉冲缪子源为小样品、弱磁性体系和瞬态过程的 μSR 测量提供了更高统计效率，但每脉冲大量缪子在短时间窗口内衰变产生的正电子会引起探测器死时间、信号堆积和谱形畸变，限制现有塑料闪烁体—硅光电倍增管（SiPM）探测系统的有效计数率。面向 2×10⁶ μ⁺/pulse 量级束流条件，提出一种基于低增益雪崩二极管（LGAD）的高颗粒度球壳型 μSR 谱仪探测方案，并采用 Geant4/ROOT 框架下的 musrSim 与 musrSimAna 建立 LGAD 与 SiPM 两类探测系统的可比模拟模型。研究将围绕沉积能谱、正电子贡献、次级粒子干扰、多重计数比例、堆积事例率、有效计数率、非对称因子及品质因子等指标，系统评估探测器能量阈值与平均寿命和缪子脉冲束流强度对 μSR 测量精度的影响。预期结果表明，LGAD 的薄型硅结构与纳秒级快响应有利于降低高瞬时计数率下的堆积损失并提升计数能力；同时，薄灵敏层能量沉积较低、能量阈值可调空间有限，可能削弱其对非米歇尔正电子次级粒子的甄别能力。该研究可为下一代高强度缪子源 μSR 谱仪探测器选型、读出电子学指标分解和谱仪结构优化提供定量依据。

与同步辐射光源、自由电子激光等科学装置相关的材料表征、生命科学、医学成像等领域对能量介于5 keV至30 keV的X射线探测器提出了高时间分辨、高空间分辨及高探测效率的需求。传统硅基PIN器件在该能区存在低能响应缺失、高能探测效率低及时间响应慢等不足。低增益雪崩二极管（LGAD）凭借其本征增益及亚纳秒级时间分辨特性，已在高能物理粒子探测领域取得广泛应用，但针对宽能区X射线探测的LGAD器件结构优化、时间分辨性能提升及系统集成仍有待深入研究。
本研究通过调整低增益雪崩二极管探测器的工艺和结构参数，系统开展探测器的设计、结构调整及性能测试、探测系统搭建、性能表征等一系列研究工作，使探测器适用于宽能区X射线探测，并具备高时间分辨能力。
研究使用Geant4与TCAD协同仿真，研究不同能量X射线与硅基材料的相互作用机制，优化浅入射窗、厚灵敏区及多层堆叠等结构参数。基于仿真结果，设计不同探测灵敏区厚度（50 μm、100 μm、150 μm）及增益层参数的LGAD器件，开展器件性能表征，系统测试时间分辨率、探测效率等。
初步测试结果表明，自研LGAD探测器在HEPS上测得的束团结构与加速器束团一致，可实现亚纳秒级别的时间分辨率；在巴西光源测得的逐束团均可记录信号，器件在极限X射线辐照下未出现损毁。

中子探测在物质科学、生命科学、国家安全及核医学等领域发挥着至关重要的作用,特别是针对高性能中子成像需求，基于锂玻璃闪烁体与SiPM阵列的二维平面探测器因高效率和快响应而备受关注。多通道大规模读出系统在集成度、噪声控制及增益一致性上面临挑战。
本文研发了一款专用于SiPM探测器的64通道读出芯片，集成了前端DAC，电压型前放，成形，峰值保持，读出控制逻辑等。该芯片有效解决了多通道信号处理，增益控制等难题，提升了定位精度，为高分辨率二维中子探测器提供了高性能、紧凑型的读出解决方案。
针对ONSEMI MICROFC-10035（1mm2，暗计数30kHz）与HAMAMATSU S13360-3050CS（9mm2，暗计数500kHz）SiPM, 测得清晰的暗计数单光子谱。
采用ONSEMI MICROFC-60035（6*6mm2，暗计数1200kHz）SiPM加NaI闪烁体，测得Cs137全能峰分辨率8.19%。
本芯片在CPRE12-64CZT的架构上进行了增量设计，增加了增益调整及输入DAC。原芯片是一款较成熟的，为CZT、Si-PIN等无增益半导体探测器设计的读出芯片，ENC噪声最低达60e，读出方式灵活多样。而修改而成的CPRE12—64SiPM也具备低噪声与读出灵活的特点。与国际上其它SiPM读出芯片相比，它具有较长成形时间选项，能更好处理光衰减时间长的闪烁体信号。现在正在进行最后的系统设计和测试。

随着空间低能X射线偏振探测任务的发展，探测器对高时间分辨率、大面阵像素读出和低功耗集成提出了更高要求。传统像素内高精度时间测量方案通常需要在像素中集成TDC或复杂计数电路，当阵列规模增大时，会带来较大的面积和功耗开销，同时增加布线和参考时钟扇出的复杂度，限制了其在大面阵像素芯片中的应用。针对上述问题，我们采用基于可控延迟链的时间测量读出方案，将像素内独立时间量化转化为阵列内信号传播延时差测量，从而在降低像素级电路复杂度的同时实现高精度时间读出。
该方案在像素阵列中构建预设的信号传播路径，粒子击中像素后，经电荷敏感放大器和比较器产生事件触发脉冲，随后进入像素内可控延迟链，并沿不同方向逐级传播。通过比较触发信号在不同延迟路径末端的到达时间差，可以获得事件的位置信息和时间信息。
为实现对原型芯片输出时间差的数字化读出与系统化测试，该方案搭建了基于FPGA-TDC的测试读出平台。该平台采用抽头延迟线结构进行细时间测量，并结合粗计数器、优先编码器和查找表校准模块，完成对ASIC-II双路输出脉冲时间间隔的测量。
测试结果表明，采用基于FPGA的TDC测试方法，对ASIC-II双路输出波形的时间间隔进行数字化测量，测试系统实现了约10ps的时间测量精度，延时可控范围为2.34ns至82.47ns，验证了该可控延迟链时间读出架构及测试方法的有效性。

SIPAC_E是一款4通道的专用集成电路（ASIC），用于环形正反电子对撞机（CEPC）的电磁量能器（ECAL）中的硅光电倍增管（SiPM）信号读出。
该芯片架构集成了前置放大器、成形器、开关电容采样阵列（SCA）、模数转换器（ADC）、时间数字转换器（TDC）以及数据打包与串行输出电路。为了满足大动态范围测量需求，芯片每通道设计了高、低两路独立增益通路，分别连接存储深度为0的开关电容阵列。4个通道采用多路复用技术共用一个40 MHz采样率的ADC。在时间测量方面，每个通道配备了独立的TDC以确保高精度的时间提取。
该芯片已于2025年10月成功完成流片。目前的测试结果表明，芯片各项功能符合设计预期。芯片输入动态范围覆盖1.28 pC至3.84 nC，高、低增益通路的放大倍数分别为24.5倍与0.5倍，对应的积分非线性（INL）分别优于2.5%与1.6%。此外，TDC的时间测量精度达到了102 ps。综上所述，SIPAC_E芯片的各项核心性能指标验证了该读出架构的可行性与可靠性，为CEPC-ECAL探测器系统的前端电子学设计提供了坚实的技术基础。

高能物理实验探测系统中的前端读出电子学对高速长距离数据传输需求日益迫切。本文在55 nm CMOS工艺上实现了一款传输速率达到10.24 Gbps 的串行数据发送ASIC，核心电路使用环振型锁相环（ROPLL）产生时钟，选用二叉树型多路选择器实现16路并行数据到1路串行数据的转换（MUX16t1），并采用源级串联终端型驱动器（SST）来加重和传输数据流。其中，ROPLL包含8条子带和40多种倍频因子，能提供0.60~5.57 GHz的时钟；输入40 MHz参考时钟，输出频率在2.56和4.96 GHz时，实测随机抖动（Rj）分别约1.1 ps和0.8 ps，总抖动（Tj）分别约20.2 ps和12.9 ps。MUX16t1采用CMOS逻辑实现了11.09Gbps的串行化功能。SST驱动器则采用一种边沿预加重技术，可以缓解高速数字信号在信道中的高频衰减；同时具有输出阻抗、加重强度和加重时长这三种可编程调节，用以适配多种传输信道；在相同传输信道和相当的输出性能时，相比传统电流模逻辑（CML）驱动器具有更低的功耗。初步测试表明整个SST发送器工作在10.24 Gbps数据率时，总功耗约74.4 mW, Tj 约36.7 ps，眼宽和眼高分别为73.4 ps和590.6 mV。详细的测试、包括误码率和TID等测试将继续进行并后续报告。

混合像素传感器系统具有高集成度、低功耗、高分辨率、高抗辐射的特点，适配不同传感器，可应用于高能物理实验粒子探测、核医学成像、空间X射线成像等领域。在像素级实现时间及能量测量比在列级或芯片级实现能达到更高的计数率和更精确的时间测量。同时实现能量测量不仅能够适应部分应用对粒子能量区分的需求，还能通过能量信息进行时间移步的矫正。
本文设计了一个兼具小面积与低功耗特性的像素级时间/能量测量电路。考虑面积和功耗的约束，本文未采用传统峰值保持采样的能量测量，而是采用过阈时间(Time over Threshold, TOT)测量的方法实现能量测量。该方法的TOT测量可与粒子到达时间（Time of Arrival, TOA）测量共用时间甄别器，节约面积与功耗。同时，本设计集成了像素级DAC用于阈值不一致性校准。为进一步提高时间分辨率，我们将16个像素组成超级像素，并在超级像素内复制芯片级锁相环的压控振荡器，生成频率为系统时钟16倍的高频时钟信号，用于高精度的时间测量。
本文采用180nm标准商用CMOS工艺完成了一款1632阵列的读出电路。像素单元80µmx80µm，输入电荷范围500e-~25000e-，泄漏电流补偿范围为-2nA~10nA，单像素计数率大于10kHz。在泄漏电流为1nA和输入寄生电容为60fF的条件下，等效噪声电荷小于100e-，像素单元模拟电路功耗为18µW。测试结果表明，芯片输入电荷范围为500~25000e-时转换增益为129.7ns/ke-，输入等效噪声电荷约75.7e-，能量测量非线性误差为4.86%，使用TOT校正后约时间移步6.9ns。在输入1000~25000e-时，非线性误差降到1.18%，校正后时间移步0.9ns。

甚大面积伽马射线空间望远镜（Very Large Area Gamma-ray Space Telescope, VLAST）是我国自主提出的新一代空间高能天文观测平台，主要科学目标聚焦于暗物质粒子间接探测、高能时域天文及宇宙线物理等前沿领域。其径迹及低能伽马探测器（Silicon Tracker and low Energy gamma-ray Detector, STED）由16个硅微条探测大层构成，总读出通道数超过137万，每个通道的探测器等效电容高达约100 pF。为满足STED对大动态范围、低噪声及低功耗的读出需求，我们研制了一款16通道前端读出ASIC——SiReadout-S。该芯片每个通道集成了电荷灵敏放大器、漏电流补偿电路、极性选择电路、CR-RC成形器、多重负反馈滤波器、采样保持电路、甄别器、时序控制电路及输出缓冲器，构建了完整的低功耗、低噪声信号处理链路。SiReadout-S采用180 nm CMOS工艺流片，芯片面积为3.22 mm × 2.23 mm。电性能测试结果表明，在正电荷输入模式下，单通道增益大于7 mV/fC，核心电路功耗仅为298 μW/通道，线性误差小于2.1%，动态范围达220 fC，通道间增益最大不一致性为1.24%，典型通道的等效噪声电荷（Equivalent Noise Charge, ENC）在0 pF下为671 e⁻，噪声斜率为2.8 e⁻/pF。在与16通道硅微条探测器的联合测试中，系统对 $^{241}$Am放射源5.486 MeV特征峰的能量分辨率达到3.86%。上述结果表明，SiReadout-S能够满足VLAST-STED的严苛需求，为未来空间高能物理实验中的大规模前端读出芯片设计提供了可靠的技术方案。

为了满足像素型CZT探测器的成像和能谱修正需求，同时测量入射粒子的能量和时间信息，我们设计了一款包含128个阳极通道和2个阴极通道的前端读出ASIC芯片。在传统信号处理链路中，需要分别设计时间通道和能量通道，电路面积和功耗较大。为了解决该问题，我们设计了一种基于峰保电路的时间检测电路，去掉了快成形器，减小了单通道的面积和功耗。为提高集成度，触发信号直接送入通道集成的12位TDC电路实现数字化。该TDC采用基于DLL的粗-细两级结构。粗量化和细量化分别通过全局计数器和通道内多相时钟插指采样电路实现。由于进行了模块复用，进一步减小了通道面积和功耗。芯片内包含一个后端数据处理模块，主要完成时间信息和被击中通道地址的编码、峰保复位等控制信号的生成、输出数据包拼接、并串转换等功能。能量峰保信号通过一个128选一多路选择器输出到管脚。为了提高通道一致性，设计了一个两级DAC电路用于生成甄别器的基准电压。
芯片采用0.18 μm 1P6M标准商用混合信号CMOS工艺流片。芯片面积为2.6mm×6.6mm，功耗为2.5mW/Channel，电荷电压转换增益为21mV/fC，非线性误差为3.9%。测得能量分辨率为6.7%@59.5 keV，1.35%@662keV。片上TDC的时间分辨率约为9.7ns。完成了该芯片和一款11×11像素阵列的CZT探测器的能谱测试。更多信息将在报告中给出。

Real-time, high-precision thermal neutron beam monitoring is essential for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Low gain avalanche diode (LGAD) is a new type of semiconductor detector with characteristics such as ultrafast signal response, high time resolution, and strong radiation resistance. It has been successfully deployed in the ATLAS experiment at CERN's Large Hadron Collider (LHC). Its unique properties make it a promising candidate for BNCT neutron beam monitoring. This presentation will introduce the research progress of LGAD in BNCT neutron beam measurement, including the process of plating thermal neutron conversion materials on the LGAD surface (such as 6LiF), basic electrical property testing, design and production of detector module, thermal neutron response characteristics, neutron/gamma discrimination, and the actual test results in the BNCT facility of Dongguan People's Hospital.

传统半导体探测器测中子诱发带电粒子发射反应截面，受样品能量损失与实验条件限制，精度和适用范围不足。14N(n, p) 反应是硼中子俘获治疗(BNCT)中正常组织剂量主要来源，对精准剂量评估至关重要。临床治疗要求该反应截面数据不确定度低于 5%，但现有数据库数据仍待复核，急需高精度实验数据完成校正完善。本研究依托自主研制的附加样品闪烁体探测器，在 2.6×10⁻³ eV – 1.8 eV 能区范围内，对 14N(n, p) 反应截面开展精确测量。该闪烁体由基底基体、含 ¹⁴N 发光剂、波长转换剂及光引发剂复合制备而成。实验中分别制备纯闪烁体样品，以及分别掺杂氟化锂(LiF)和金粉的附加样品闪烁体，作为有源探测靶，直接耦合安装于光电倍增管(PMT)感光面，并精确对准中子束流方向。实验在日本 J-PARC 散裂中子源物质与生命科学实验设施(MLF)ANNRI 束流线上开展，飞行路径长度设定为 28.41 m。采用脉冲形状鉴别(PSD)及飞行时间(TOF)信息，并以 6Li(n, α) 反应作为标准参考，通过归一化计算得到 14N(n, p) 反应截面。测量结果表明，所得反应截面的能量依赖关系在低能区与理论预期的 1/v 规律高度吻合；在不确定度范围内，本次测量结果与已有实验数据及评价截面数据库数值保持良好一致性。本研究成功验证了利用自研附加样品闪烁体开展中子诱发带电粒子反应截面测量的方法可行性，为未来相关实验提供了重要参考。

小动物PET/MRI多模态一体化成像能够在同一实验条件下同步获取代谢、分子及高分辨率解剖信息，是神经科学、肿瘤学和药物研发等领域的重要研究工具。9.4 T高场MRI具有优异的软组织对比度和功能成像能力，但强磁场、射频脉冲、梯度切换以及有限孔径空间对PET探测器、电路系统、机械结构和热稳定性提出了更高要求。因此，研制兼具高空间分辨率、稳定探测性能和MRI环境适应能力的小动物PET系统具有重要意义。
本工作研制了一套面向9.4 T MRI环境的小动物PET插入式系统。系统由84个双端读出探测器阵列组成，沿轴向排布7个探测器环，每环包含12个探测器模块。单个探测器阵列为28 × 28 LYSO晶体阵列，采用双端SiPM读出以获取深度作用位置信息。前端电子学采用近端低噪声模拟放大与远端数字处理相结合的架构，系统集成紧凑型前端放大电路、非磁性机械支撑结构以及内外双层碳纤维管，以满足高场MRI孔径约束和电磁兼容需求。
测试结果表明，28 × 28晶体阵列的平均能量分辨率为11.49%，探测器具有较稳定的能量响应。经DOI解码、LOR生成和列表模式OSEM 5次迭代重建后22Na点源系统空间分辨率在x、y和z三个方向均获得0.6 mm级别空间分辨率。本工作9.4 T MRI兼容小动物PET系统具备良好的晶体识别能力、稳定的能量性能和高分辨率成像潜力，可为高场小动物PET/MRI一体化成像研究提供硬件基础。会议中将展示系统NEMA性能测试、PET/MRI相互干扰评结果。

自旋极化缪子是一种灵敏的量子磁探针，可通过与物质内部局域磁场的相互作用，精准表征其微观磁结构与动力学行为。缪子自旋谱学（μSR）依托缪子自旋进动、弛豫及共振特性，是当前先进的物质磁性表征手段。该技术已深度应用于磁性材料、超导体、半导体、自由基与电池等物质科学交叉应用领域，也为超导体、量子自旋液体等前沿量子材料的微观机理研究，提供了关键实验证据。

μSR实验的开展，强烈依赖高能质子束打靶产生的高流强极化缪子束流。目前全球仅有加拿大TRIUMF、瑞士PSI、英国ISIS、日本J-PARC和MuSIC五个缪子源可支撑μSR实验。在此背景下，位于东莞的中国散裂中子源二期工程正在建设我国首个MELODY脉冲束缪子源，这将为国内庞大的物质表征用户群体提供更充裕、更优质的缪束机时，为我国物质科学的高质量发展注入强劲新动能。

针对MELODY缪子源μSR谱仪终端建设，中国科学技术大学团队与中国散裂中子源加速器团队长期合作，从无到有完成两代谱仪探测装置的研发。结合脉冲缪子束团特征，探测器采用阵列化结构，高效探测缪子衰变产生的正电子信号。第一代128通道原型机采用光电倍增管方案，攻克了探测器与电子学关键技术；经多轮优化后，探测系统死时间压缩至7 ns，性能优于英国ISIS缪子源同类谱仪。第二代谱仪改用硅光电倍增管读出，搭载超3000个探测器单元，整体结构紧凑，可充分利用MELODY脉冲缪子束流开展μSR谱学表征实验。

双核素同时成像能够提供多种生物过程的互补信息，在疾病诊断、分型、制定治疗方案及疗效评估等方面具有重要价值。然而，PET与SPECT在成像原理上的根本差异，使其同时成像面临显著挑战。本文提出了一种“闪烁体兼作准直器”的共用探测器设计，在PET系统基础上，增加了SPECT成像、PET与SPECT同时成像功能。该探测器由三层晶体阵列及两层导光层组成，具备TOF和DOI探测能力，在探测器上部引入平行孔结构，使其兼具SPECT准直器；下部区域作为SPECT探测器（SD），用于探测经准直后的γ光子。因此，同一探测器既可作为TOF-DOI PET探测器，也可作为自准直SPECT探测器。进一步搭建了双平板原理样机，通过旋转采集验证了PET、SPECT及PET&SPECT同时成像能力。针对SPECT事件筛选，提出了解码图分析、最大通道能量及作用深度-总能量的联合甄别方法。实验结果表明，在SPECT模态中，空间分辨率达到5 mm；在PET模态中，实现了双层DOI分辨，TOF分辨率（SD-SD）达到了352 ps，并获得高质量PET图像；在同时成像中，通过符合能够抑制511 keV下散射事件，并通过200-240 keV能窗进行散射校正消除了散射伪影。模体实验验证了系统的三模态成像能力。该方法无需外置机械准直器，可支持双核素同步成像，并且只需要一套探测器，极大降低了成本。

正电子发射断层成像（PET）凭借独特的分子功能成像优势，在肿瘤早期诊断、神经疾病研究及临床前小动物药物研发中得到广泛应用。当前小动物 PET 系统以高空间分辨率、高灵敏度及 DOI 定位能力为核心发展目标，为同时实现高空间分辨率、高探测效率以及DOI定位能力，连续晶体探测器作为一种重要技术路线受到关注。基于连续晶体探测器我们研制了一台高灵敏度临床前小动物PET原型系统Mono-PET。该系统由8个模块径向排布组成，每个模块包含4个轴向Block，每个block由4个40×40×20 mm³的LYSO晶体组成，PET系统轴向视野为160 mm，径向视野为106 mm。系统采用三层数字电子学架构处理双端读出多通道信号，并通过DPU实现10 Gbps高速数据传输，同时引入基于激光分发的同步时钟模块以保证系统的高精度时钟同步。初步校正和优化后，依据NEMA NU 4-2008标准对系统性能进行了部分测试。结果表明，在361–661 keV能窗下系统灵敏度达到16.2%，在250–750 keV能窗下达到20.8%；系统中心空间分辨率达到0.91 mm，并在整个径向视野范围内保持良好的分辨率均匀性。在Derenzo模体实验中能够分辨1.35 mm热源棒结构，在图像质量模体实验中均匀区的%STD为9.82%。
关键词：正电子发射断层成像，连续晶体探测器，系统性能测试
通讯作者：魏龙， ，15611938019，weil@ihep.ac.cn

散裂中子源二期升级工程正在建设我国首个加速器缪子源装置（MELODY），计划于2029年完成建设并开放运行。MELODY的重要应用之一是基于缪致X射线的无损元素分析技术（MIXE）。MIXE技术兼具强穿透力、轻元素高灵敏度及三维成像等优势，在文物、地外物质、能源材料等研究领域具有重要应用价值。针对MELODY高脉冲流强、低重复频率的束流特性，本文提出一种结合HPGe探测器系统与大阵列像素读出CZT探测器系统的新型MIXE谱仪方案。其中，HPGe探测器用于精确测量缪致X射线的特征峰位，大阵列像素读出CZT探测器则用于提高缪致X射线的计数率。通过与中国科学技术大学合作，基于MELODY束流参数研制了大阵列像素读出CZT探测器样机。在实验室环境下使用放射源对CZT探测器样机进行系统测试研究，并根据样机参数对MIXE谱仪的整体性能开展了模拟研究。本文将系统介绍MIXE谱仪的研究背景、设计方案、样机性能及谱仪模拟结果。

闪烁体在高能物理、核辐射探测及医学成像等领域应用广泛。然而，不同闪烁材料的发射光谱、衰减时间和光产额差异显著，单一类型光电探测器难以在所有材料上同时实现最优的时间分辨、能量分辨和光谱匹配，导致闪烁体本征发光特性的全面表征面临困难。因此，建立基于多种光电转换器件的互补表征方法，对于系统提取闪烁体辐射响应参数、支撑新型闪烁材料的快速筛选与性能评估具有重要意义。为此，本文提出一种综合利用PMT、SiPM和APD三类典型光电转换器件的闪烁体辐射响应表征方法，针对常规闪烁单晶、超快晶体、近红外发射闪烁体及闪烁陶瓷等多种发光材料开展实验研究。具体而言：采用PMT的阳极信号直接采集获取高时间精度波形，并结合CSA读出能谱；利用SiPM的快读出与阳极读出双通道架构，分别提取衰减时间信息与电荷积分能谱；借助APD在长波段具有较高量子效率和较低暗电流噪声的特性，实现对近红外波段弱光信号的有效探测。通过上述方案，从脉冲波形、积分电荷、能量分辨率及时间特性等多维度定量表征闪烁体的发光与衰减行为。所建立的多器件表征方法实现了对闪烁体本征发光特性与探测器应用性能的系统关联，为新型闪烁材料在辐射探测领域的筛选评估与光电器件选型提供了可量化的综合测试手段。

白光中子共振成像技术（WNRI）利用中子与原子核反应截面的共振结构，可同时测量物体的二维空间图像与中子吸收率谱，为物体内部结构探测及元素成分定量分析提供了全新的无损检测手段。本报告将介绍位于中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子实验装置（Back-n）的中子共振成像探测器系统及已开展的相关测量研究。该探测器系统基于中子敏感的掺硼微通道板（B-MCP）研制，并配套研制了高速波形数字化读出电子学。波形分析过程采用多重响应函数对堆叠脉冲进行拟合，实现探测器信号的准确测量。针对高流强下中子事例重建问题，开发了基于卷积神经网络的事例预测模型，显著提升了中子事例测量效率。基于该中子共振成像探测器装置，已开展了标准样品和文物样品的中子共振成像测量，并对样品的空间图像和中子吸收率谱进行了分析，展现了该技术在物体无损检测方面的独特优势。

NOPTREX实验通过极化中子与原子核的相互作用在p波共振中寻找宇称破缺信号，并探究潜在的时间反演对称性破缺现象。中子流强是NOPTREX实验的关键参数，并且要求能够被快速测量。中国散裂中子源（CSNS）与中国计量大学合作，提出采用基于锂硼玻璃探测器的中子流强测量方案，并且研制了不同型号的锂硼玻璃探测器。在实验室环境下使用241Am放射源对锂硼玻璃探测器的信号波形、衰减时间、能量响应等关键参数进行系统测试研究。并且在散裂中子源的反角白光中子束线上开展中子束流实验，对不同厚度、不同铈（Ce）离子浓度锂硼玻璃探测器的中子响应、探测效率、伽马本底进行测试研究。实验结果验证了锂硼玻璃探测器用于中子流强快速测量的可行性，并且探究了Ce离子掺杂浓度对探测器光产额、衰减时间、中子探测效率等关键性能参数的影响。本报告将系统介绍锂硼玻璃探测器的应用背景、放射源测试及中子束流测试，为锂硼玻璃的组分优化、结构设计及高性能中子探测器研制提供重要实验依据与参考。

中子成像是一项重要的无损检测技术，广泛应用于航空航天、核工业、新能源和考古学等领域。随着脉冲中子源与成像方法学的发展，面向微细结构表征和飞行时间能量分辨成像的应用需求，中子成像探测器正由传统积分式成像向兼具高空间分辨和单事例时间标记能力的方向发展。本研究依托中国散裂中子源(CSNS )开展了高时空分辨中子成像探测器关键技术研究，相关工作沿着高空间分辨成像基础、事例模式验证和新一代像素读出升级的路径逐步推进。首先，构建了基于CCD读出的高空间分辨中子成像系统，结合高倍率光学和高性能中子闪烁体，实现了最佳6.8μm空间分辨率，并为自主研发的高性能闪烁体提供了实验平台。在此基础上，研究了基于Timepix3与闪烁体耦合的事例模式中子成像方法。通过引入像增强器与像素芯片读出替代CCD读出，实现了单中子事例的空间定位与时间标记，首次验证了闪烁体光学耦合路线实现能量分辨中子成像的可行性。该系统实现了最大成像视野100 mm × 100 mm、最佳空间分辨率15μm和波长分辨率优于1.6‰，并已在中子成像用户实验中稳定运行。为进一步提升探测器在空间分辨率、计数率和成像视野方面的性能，开展了基于 Timepix4 芯片的中子成像探测器样机研制和初步实验研究。结果表明，该方案在兼顾高空间分辨、高时间分辨与高通量探测需求方面展现良好前景，为脉冲中子源条件下先进中子成像应用提供了重要技术支撑。本研究推动了中子成像探测器由传统积分式成像向像素事例读出模式的发展，为高时空分辨中子成像及其在工程材料研究中的应用提供了新的实现路径。

针对中子束流束斑在线监测的需求，研制了一种基于国产厚陶瓷GEM的探测器。探测器由硼中子转换层、厚GEM倍增结构、Pad读出电极及前置放大器构成，利用10B(n,α)⁷Li反应实现中子探测，通过厚GEM孔内雪崩放大得到感应信号。采用⁵⁵Fe放射源对探测器性能进行测试，结果表明：在Ar(70%)+CO2(30%) 混合气体中，单层厚陶瓷GEM增益可达1500；30小时内计数率稳定性良好；能量分辨率可达27%；二维位置分辨优于3 mm × 3 mm。前置放大器计数率达1 MHz。该探测器性能稳定，满足中子束斑在线监测的应用要求。

```latex
\begin{center}
\vspace*{18pt}
{\heiti\zihao{2}\bfseries B-MCP探测器空间分辨率和时间分辨率研究}
\vspace{18pt}

{\zihao{5}
Weilong Wang$^{1,2,11}$，Han Yi$^{1,2,*}$，Yijia Qiu$^{1,2}$，Tengwen Chen$^{1,2,8}$，Supeng Lu$^{1,2,3}$，Qiang Li$^{1,2,4}$，Kai Pan$^{5}$，Rong Zhang$^{5}$，Wenhao Duan$^{6,7}$，Maoyuan Zhao$^{6,7}$，Zhen Chen$^{6,7}$，Changqing Feng$^{6,7}$，Minhao Gu$^{1}$，Mohan Zhang$^{1,3}$，Hangchang Zhang$^{1,3}$，Changjun Ning$^{1,2}$，Pengcheng Wang$^{1,2}$，Xiaoyang Sun$^{1,2}$，Shulin Liu$^{1}$，Yonghao Chen$^{1,2}$，Wei Jiang$^{1,2}$，Ruirui Fan$^{1,2,4}$，Haizheng Chen$^{1,2,8}$，Hongkun Chen$^{1,2,13}$，Tianzhi Chu$^{1,2,9}$，Shengda Tang$^{1,2,10}$，Lirei Zeng$^{1,2,3}$，Shiqi Hu$^{1,2,11}$，Xin Tong$^{1,2}$，Jingyu Tang$^{6,12}$，Yiyuan Wu$^{11,14,*}$
}

\vspace{6pt}

{\zihao{5}
1. ，北京 100049；\
2. 中国散裂中子源科学中心，东莞 523803；\
3. 中国科学院大学，北京 100049；\
4. 粒子探测与电子学国家重点实验室，北京 100049；\
5. 北方夜视科学技术（南京）研究院有限公司，南京 211106；\
6. 中国科学技术大学粒子探测与电子学国家重点实验室，合肥 230026；\
7. 中国科学技术大学近代物理系，合肥 230026；\
8. 西安交通大学能源与动力工程学院，西安 710049；\
9. 深圳大学物理与光电工程学院，深圳 518060；\
10. 中山大学核工程与技术学院，珠海 519082；\
11. 东华理工大学核科学与工程学院，南昌 330013；\
12. 中国科学技术大学核科学技术学院，合肥 230026；\
13. 中山大学物理学院，广州 510275；\
14. 东华理工大学江西省核物理与技术重点实验室，南昌 330013
}
\end{center}

\vspace{12pt}

\setlength{\baselineskip}{25pt}
\setlength{\parindent}{2em}
{\zihao{-4}

硼掺杂微通道板（B-MCP）探测器具有单粒子灵敏、高时间响应和二维成像能力，是白光中子源飞行时间成像与中子共振透射成像的重要探测器类型。本文围绕 B-MCP 探测器的空间分辨率和时间分辨率开展实验研究与数据分析。实验中采用 B-MCP 与常规 MCP 组成的 Chevron 级联结构，并结合 256 通道交叉条阳极读出系统，实现中子事例的二维位置重建和到达时间提取。

空间分辨率方面，利用标准样品边缘成像结果构建边缘扩展函数，通过误差函数拟合并采用 10\%--90\% 边缘上升距离作为定量评价指标。结果表明，在 1--10 keV 典型中子能区内，探测器可获得约 63 $\mu$m 的有效空间分辨率，显著优于阳极条间距，说明电荷重心法能够实现亚条距定位。不同样品和不同能区下的结果表明，样品散射特性和中子能区选择会影响边缘展宽，因此空间分辨率评价需要结合实验条件进行修正和甄别。

时间分辨率方面，本文基于单个中子事例内多通道信号的到达时间分布进行统计分析，并对单事例时间标准差进行修正，获得探测器系统的时间分辨率。同时，选取典型击中条数条件下的事例样本，对时间残差分布进行双高斯拟合，以核心成分和尾部成分共同描述电子学噪声、脉冲展宽和事例重建误差的影响。两种方法得到的结果相互印证，当前系统时间分辨率约为 0.365 ns。该结果表明，B-MCP 探测器不仅具备较高空间成像能力，也能够满足飞行时间谱学测量对亚纳秒级时间响应的需求。相关研究为 B-MCP 探测器在白光中子源成像、共振透射分析和高精度飞行时间测量中的应用提供了实验依据。

}

\vspace{12pt}

\noindent{\zihao{-4}
通讯作者：Han Yi， ，手机号：13260131502，Email: yih@ihep.ac.cn
}
```

铈掺杂钆铝镓石榴石结构闪烁晶体（Ce:GAGG）是2011年发现的一类新型材料体系，其具有密度高、光产额高、衰减时间快以及不潮解的共性特点，被认为是迄今为止所有氧化物闪烁体中光产额最高的晶体。近十年来，中国电子科技集团公司第二十六研究所致力于Ce:GAGG晶体的研制，为满足高能物理实验、高能工业CT以及核医学影像等不同领域的应用需求，分别研发了具备高光产额（~54000光子/MeV）、低余晖（≤0.02%@20ms）以及快衰减时间（~50 ns）性能Ce:GAGG晶体，并具备规模化生产能力。本文主要基于上述自研Ce:GAGG晶体研制宽能域能谱探测器、高能工业CT探测器及SPECT探测器，并对其性能进行了测试表征。宽能域能谱探测器采用25 mm×25 mm×75 mm的大体积Ce:GAGG晶体耦合MPPC阵列的设计，结构紧凑，测试结果表明其探测能量范围可达0.1 MeV~10 MeV，能量分辨率≤6%@662 keV。高能工业CT探测器采用16×32像素Ce:GAGG晶体阵列耦合光电二极管阵列的设计，可扩展性强，测试结果表明，相同情况下其响应能力是同规格钨酸镉探测器的1.7倍，信噪比约为后者的2.7倍。SPECT探测器采用24×24像素Ce:GAGG晶体阵列耦合8×8像素MPPC阵列的设计，基于均匀电荷分配电路和加权电路将模拟信号输出路数缩减至4路，测试结果表明其在能量下限低至60 keV的情况下，本征空间分辨能力仍可达2.125 mm。综上所述，基于Ce:GAGG闪烁晶体的核辐射探测器相较于同类型其他闪烁体探测器，各方面性能都有显著的提升。

对于未来LHC上的4D探测器像素，每通道功耗降低到uW量级是重要挑战。为了有效减小功耗同时保证分辨率和死时间等参数，我们设计了一个两极时间放大TDC。目前基于分立元器件（例如SMT晶体管或电容）设计，可以用100MHz时钟达到好于100ps的时间分辨率，对于未来在ASIC设计中用CMOS工艺实现有重要参考意义。文章已在JINST发表。
未来HL-LHC更新后，亮度将显著提高，导致每次束流通过产生大量质子对撞顶点，为了区分它们，LHCb的VELO探测器在保持极小像素的同时，需要添加好于50ps的时间分辨率，同时在功耗，辐射硬度，死时间等方面都有高要求。目前，还没有能在这个4D ASIC中同时达到每通道uW功耗和50ps时间分辨率的方案。
时间拉伸是一种可以达到极低功耗的TDC方案。基于以大小电流对电容充放电，可以将待测脉冲宽度放大从而可以用低频时钟达到高时间分辨率，当电流很小时这将显著减小功耗。但其面对的主要困难是时间拉伸导致的巨大死时间，在面对升级后极高的事件率时（每像素100kHz）是不可接受的。我们设计了两极时间放大TDC方案来减小转换时间。输入信号宽度$W$会首先放大$N$倍，并以低频时钟测量，测量后，余下的小于一个时钟周期的尾巴会被引出并再次放大$N$倍，并再次以低频时钟测量。这样在达到$N^2$放大倍数的同时死时间从$N^2W$降低为$2NW$。
该TDC需要对于电路参数进行大量优化，如选择多大时钟速率、每级设置多大放大倍数、时间放大单元的参数（电容、充放电电流大小等）调整等等。我们通过以分立元器件设计了TDC原型机从而可以低价的迭代参数。
该TDC原型机可以以100MHz的时钟和一个低价FPGA达到好于100ps的时间分辨率，相当于放大100倍。对于10ns的输入宽度范围，死时间小于200ns。同时，设计了包含一个信号发生器的板载刻度系统。该TDC原型机可以作为对未来ASIC实现的验证和参数优化平台，希望最终达到好于50ps时间分辨率和uW级别功耗。该系统对于许多需要100ps时间分辨率的情景也已经是一种可以使用的低价方案，例如中微子探测实验中的光电子时间展宽测量电路。
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皮秒脉冲信号在光学通信、超快激光、半导体芯片测试等领域得到重要应用。在核电子学及核探测领域，作为具有超低时间抖动的参考信号，皮秒脉冲能够提供具有极高精度的时间戳，在多模块电子学系统的时间同步以及超快探测器的标定等方面发挥重要作用。目前的主流的皮秒脉冲信号产生方法由于电路结构复杂需控制较多的寄生参数，所以难以实现高集成度。本研究提出了一种基于级联射频电路的皮秒脉冲信号获取方法，包含初始脉冲信号的产生、皮秒信号沿的获取和信号放大。基于FPGA产生可任意调节频率和占空比的初始脉冲信号，之后通过基于SiGe工艺制造的高速比较器实现信号沿的转换，获得约30 ps的信号沿，随后通过工作在饱和状态的级联射频放大器实现信号放大，并通过可控的栅极电压实现对动态范围的调整，最终实现皮秒脉冲信号的获取。经实验验证，基于该方法获取的皮秒脉冲信号能够在占空比任意可调的条件下实现0~1 GHz的重复频率、上升/下降时间小于30 ps，幅度范围0.5~3.3 V，且极性可调。该方法简化了获取皮秒脉冲信号的复杂度，且相比现有装置体积更小，具有更好的集成度，能够进一步拓展皮秒脉冲信号在更多高带宽、高时间精度场景中发挥价值。

为满足CEPC参考探测器外层径迹室对高精度时间测量的需求，设计了LATRIC系列读出芯片，目标通道间距为100  μm，时间分辨率为30  ps。在单通道原型LATRIC0的基础上，研制了8通道优化版本LATRIC1。
LATRIC1包含8个通道，其中通道2、3、6、7采用了基于LATRIC0测试结果改进的TDC核心。该TDC核心采用事件驱动的环形振荡器，支持到达时间（TOA）、过阈时间（TOT）和自校准（CAL）的同时测量。针对LATRIC0测试中发现的由工艺偏差、器件失配及信号扇出引起的非线性问题，LATRIC1在量化逻辑、器件尺寸和版图布局上进行了优化。
测试中，使用时钟触发的脉冲信号发生器产生与参考时钟具有固定延迟的脉冲信号作为待测信号，通过对多个事例的测量结果进行采样，评估LATRIC的时间测量精度。LATRIC0测试中，信号源抖动约为14  ps，TOA测量标准差的最差情况达到0.885  LSB。LATRIC1测试时，信号源抖动约为6  ps。单通道测试下，未优化的通道1测量标准差均好于0.7  LSB，优化后的通道2好于0.6  LSB；在多通道测试中，通道间的串扰导致电路总抖动增大，通道1和通道2均出现了约 0.8  LSB的统计分布。LATRIC1优化前的TDC核心平均LSB为29.8  ps，优化后降至27.8  ps。
当前测试结果表明，需抑制通道间串扰并优化电路结构，以减小电路引入的抖动。后续报告将给出更详细的精度分析，以及集成 TDC 核与前置放大器的测试结果。

为了应对高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)带来的事例堆积和辐射问题，低增益雪崩探测器（LGAD）将被用于ATLAS的升级中。LGAD是一种高精度的硅基时间探测器，具有低噪声、高信噪比、快上升沿（约500ps）、良好的时间分辨和抗辐射性能和10-50的适中增益等优势。基于LGAD发展而来的交流耦合型LGAD（AC- LGAD），则代表了最新一代高精度四维探测器，可以同时测量粒子的时间和位置信息。
本系统是针对AC-LGAD所设计的16通道前端电子学读出系统（FEE）。分为模拟部分和数字部分，模拟部分包含每个通道的射频放大器和高速鉴别器，数字部分为基于现场可编程门阵列（FPGA）的时间数字转换器（TDC）。信号经过射频放大器放大后，进入鉴别器，经鉴别器鉴别后接入FPGA。利用FPGA中的抽头延迟链（TDL）结构，本系统设计了16通道TDC，实验室阶段测试TDC时间测量精度可达6ps。该FEE系统目前提供到达时间（TOA）测量功能，脉宽测量（TOT）模块尚在研发中。在电子学测试阶段，通过脉冲发生器对FEE系统进行时间测量精度测试，单通道时间测量精度约为10ps。在探测器测试阶段，AC- LGAD探测器与FEE系统总的时间测量精度可达30ps左右，未来通过TOT校准后时间测量精度将会进一步提升。此外，为优化FEE系统的时间测量性能，我们对电子学读出板进行了迭代，测试结果将在会议中介绍。

飞行时间正电子发射断层成像（Time-of-Flight Positron Emission Tomography, TOF-PET）是一种重要的核医学成像技术。为推动国产超快微通道板光电倍增管（Ultra-fast Timing Photomultiplier Tube, FPMT）在TOF-PET系统中的工程化应用，本研究围绕其读出电路中的时间数字转换器（Time-to-Digital Converter, TDC），开展了专用集成电路（ASIC）的研发工作。本研究基于SMIC 55 nm CMOS工艺，提出一种采用内插差分环形延迟链结构的TDC架构，该架构突破了工艺最小门延迟的限制，显著提升了时间分辨率与测量精度，采用系统时钟实现对延迟链的实时校准，进一步保障了测量的稳定性。第一版芯片于2025年8月完成性能测试，实测结果表明：该TDC的时间分辨率为13.35 ps，时间测量精度为42.4 ps，动态范围覆盖23.7 ns，积分非线性为±1.9 LSB，动态功耗为20.5 mW。系统测试结果证实该TDC能够满足FPMT在TOF-PET系统中的应用需求。为进一步提升其性能，对TDC的数据采样时钟对与编码逻辑进行迭代优化，完成了第二版芯片设计并于2026年4月提交流片，预计2026年8月开展测试工作。

基于开关电容阵列（Switched Capacitor Array，SCA）的高速波形数字化技术具有采样速率高、功耗低、集成度高等优势，是核与粒子物理实验读出电子学前沿研究方向，其核心是高性能SCA ASIC设计。本工作针对高采样率实现、片内全数字化量化电路复杂度降低以及采样链路带宽不连续引起的波形失真等关键问题，提出了针对性解决方案并完成芯片设计、流片与测试验证。在高采样率采样时钟产生方面，提出基于双链内插延时单元的新型时钟产生结构，突破传统延时链结构限制。在量化电路设计方面，提出采样单元内部采保电路分时复用方法，以256个量化单元实现512的采样深度，显著降低量化电路复杂度。针对SCA采样链路带宽跳变导致的失真问题，提出环形延时链布局与环形采样顺序设计，消除了链首链尾跨越引起的波形畸变。在方法研究基础上，基于180 nm CMOS工艺完成八通道原型芯片研制，测试结果表明采样率达14.25 Gsps，输入动态范围1.4 V下噪声约870 μV，模拟带宽约1.1 GHz，并在时间测量应用中实现全量程好于5 ps的时间精度。

针对核设施巡检、核事故应急等场景对混合辐射场实时监测需求，构建了一套基于Cs2LiYCl6:Ce（CLYC）晶体与安森美 MicroFJ-60035 SiPM耦合的便携式探测系统。探测系统采用0.6cm×0.6cm×1.5cm的CLYC晶体耦合SiPM，设计了低噪声前端电路，利用AD8065跨阻放大器实现了脉宽约10μs、幅度100~200 mV的稳定脉冲信号的读取。通过CAEN DT5751数字化仪采集脉冲波形，经电荷积分法离线处理，中子/γ射线品质因子（FOM）达1.54，验证了该尺寸晶体耦合SiPM的优异甄别潜力。同时，基于STM32单片机实现了ADC-DMA脉冲计数统计与蓝牙无线传输，实现了上位机实时计数率显示。在ZYNQ-7020平台上，基于FPGA开展了信号特征提取与ARM核轻量级分类器联调，研制了低功耗的手持式原理样机，采用标准中子场标定探测器系统剂量响应。

在质子治疗的高精度体内射程验证中，沿着质子轨迹发射的瞬发伽马射线能够提供射程和剂量分布的实时信息。硅光电倍增管因其高增益、结构紧凑及磁场兼容性在瞬发伽马监测中被广泛应用，但扩展至大面积探测器时，邓天一1面临读出通道数量庞大、电子学系统复杂且昂贵的挑战。本研究旨在开发一种紧凑的复用探测器模块，以降低系统复杂性并维持高分辨率探测所需的性能。
本工作研制了一种大面积平板闪烁体探测器，其感光面由2×2排列的ArrayJ-60035-64P SiPM阵列构成，并耦合了14×14的硅酸钇镥闪烁晶体阵列。系统采用基于行列相加原理的二极管复用策略，使用低电容和低正向压降的肖特基二极管防止相邻通道间的信号串扰，将总读出通道数从256路压缩至64路。复用信号通过定制转接板接入PETsys TOFPET2 ASIC前端电子学系统进行信号放大与数字化。
在室温环境下使用22Na点源对探测器进行了初步的实验室测试。测试结果表明，该探测器重构的位置晶体图展现出清晰的晶体分离效果。阵列中心与边缘区域的平均峰谷比达到14.8 ± 1.2，证明6 mm的SiPM像素能够充分分辨3.36 mm间距的晶体结构。
本研究成功验证了基于二极管复用技术的大面积探测器架构的可行性。系统出色的空间定位精度对于精准追踪质子束路径上的瞬发伽马发射剖面至关重要，为未来临床质子治疗中基于瞬发伽马的射程验证提供了一个极具潜力的可扩展硬件平台。

电子FLASH（e-FLASH）放射治疗通过在极短时间内以超高剂量率递送治疗剂量，在维持肿瘤控制效果的同时显著减轻正常组织损伤。然而，常规剂量监测设备在超高剂量率条件下易出现响应非线性，难以实现实时、精准监测。针对这一问题，设计并研制了一款基于Cherenkov效应的电子束流剂量监视器。通过蒙特卡罗程序完成了基于切伦科夫辐射的快响应电子FLASH放射治疗束流监视器物理设计，模拟分析了不同辐射体材料与厚度对Cherenkov光产额、光收集效率及对电子束扰动的影响，设计了束流前后向多通道光信号读出方案，并研制了监视器原理样机。评估了SiPM、光电二极管、光电管等多种光电读出器件在强电磁干扰环境中的适应性与性能。依托中玖闪光医疗科技有限公司研发的9 MeV电子FLASH实验平台，对监视器样机的时间响应、剂量监测重复性、剂量与剂量率线性响应进行了测试，并与参考剂量计PTW 60025进行了对比分析。实验结果表明，该监视器能够有效响应脉宽0.3 μs-3.7 μs的脉冲电子束信号，输出信号的电荷与参考剂量及剂量率均呈良好线性关系，满足国家标准GB/T 15213-2016相关要求。本研究为电子FLASH放射治疗快速、稳定的剂量在线监测提供了技术参考，具有良好的应用前景。

氢硼聚变反应因其无中子、高能量密度的优势，被视为未来清洁聚变能源的重要方向之一。本工作围绕氢硼反应探测需求，开展了基于碳化硅（SiC）探测器的α粒子产物探测系统研究，重点测试探测器对氢硼反应生成α粒子的响应特性、能量分辨能力及抗辐照性能。
研究完成了单路SiC探测系统的搭建与流片，探测器采用5mm×5mm圆形加Guard ring结构。在空气中利用α放射源进行响应测试，外加电压100 V和500 V下，能量分辨分别优于10%和9%。在中国科学院近代物理研究所低能强流粒子束热测研究平台上，采用200keV质子束轰击硼靶产生氢硼反应，在无屏蔽装置的情况下，利用所研制的SiC探测器对反应生成的α粒子进行探测。实验测得5.8 MeV高能α峰清晰，能量分辨约4%，并记录到3–4 MeV能段的α信号。此外，在累积辐照剂量1e12–1e16/cm²范围内，探测器IV特性无显著变化，抗辐照性能稳定。
实验结果表明，所研制的SiC探测系统具备在聚变装置高温、强辐射环境下对氢硼反应α产物进行有效探测的潜力，为氢硼聚变反应强度的在线监测提供了可行的探测器技术方案。

为满足小动物成像对空间及DOI分辨率的需求，本文研制了一种基于微小晶体像素阵列与双端读出技术的PET探测器模块。该探测器采用28×28通道的LYSO晶体阵列，其像素尺寸为0.75 mm × 0.75 mm × 15 mm，晶体间隙填充有0.08 mm厚的BaSO₄反射层。阵列两端经涂有硅脂的1 mm光导，与SiPM阵列（MicroFJ-30035，工作电压28 V）耦合，进行双端读出，并利用两端信号的比值反演相互作用深度以获取DOI信息。SiPM信号经共享通道电阻网络（SCD）复用后，由模拟前端电子学放大并送入数字采集系统处理。实验结果表明，除边缘区域外，阵列内所有晶体像素均实现了有效识别；在选定的1/4探测区域中，经校正的相互作用深度（DOI）分辨率达1.59 mm（FWHM），能量分辨率达14.9%。
上述结果证实，针对微小像素晶体阵列，双端读出在实现有效晶体识别的同时显著改善了DOI分辨率，从而验证了其在高分辨率小动物PET成像中的可行性。

质子治疗利用布拉格峰效应，将质子束能量沉积于肿瘤靶区，在提升局部肿瘤控制率的同时可以保护周围正常组织，尤其适用于儿童肿瘤、中枢神经系统肿瘤及复杂解剖部位的治疗。为实现对质子束流径迹的高精度实时监测，本研究成功研制了一套基于硅光电倍增器(SiPM)与塑料闪烁光纤的位置灵敏探测器。探测器有效探测面积为384 mm × 384 mm，可覆盖典型质子治疗的束流截面，探测层由两层X方向与两层Y方向的闪烁光纤阵列正交堆叠构成二维位置敏感单元，每根光纤为1 mm直径圆形塑料闪烁光纤，光纤之间紧密排布；探测器共设有32个X通道与32个Y通道，光纤通过编码方式位置映射方案耦合至6 mm × 6 mm 的SiPM阵列，每个SiPM信号经前置放大、整形与甄别后，由独立FPGA模块实现信号实时采集与处理，实现约100万质子/秒的通量读出需求。本报告将详细介绍该探测器的设计原理、制作工艺及性能测试过程。初步测试结果表明，探测器具备高探测效率，理论位置分辨率由光纤间距定，优于0.5mm，能够满足带电粒子精确位置测量的需求。该探测器有望集成至质子治疗束流线中，用于束流监测、径迹重建及剂量验证，为提升质子治疗的精准性与安全性提供重要的硬件支撑。

宇宙线缪子成像技术作为一种非破坏性检测方法，具备穿透深度大、无需人工放射源、环境友好等特点，能适用于矿产资源及复杂地形勘探，且可与传统地球物理勘探手段互补。利用该技术成像的关键在于对缪子径迹的精确重建，这需要高性能的探测系统。本研究开发了两种基于宇宙线缪子成像技术的矿产资源勘探系统，分别针对坑探和钻探手段。针对坑探手段，本研究设计了基于三角型塑料闪烁体耦合光电转换器件的大面积缪子成像系统。该系统灵敏探测面积为500 mm × 500 mm，具有毫米级的位置分辨，适用于上方地层的精确成像，具有较高的探测效率和空间分辨能力。针对钻探手段，本研究拟开发基于塑料闪烁体光纤耦合光电转换器件的符合孔径标准的钻井型缪子成像系统，该系统支持多井联合探测，并可将缪子数据与传统地球勘探方法（如地震、重力法）得到的地层密度模型进行联合反演，提高矿产资源勘探精度。

近年来，国际上高能物理领域发起多项基于正负电子对撞机的下一代大科学装置规划（FCCee、CEPC、ILC、LCF、STCF等）。部分项目已完成加速器、物理与探测器概念设计和技术设计报告发布，在大多基准探测器概念设计中，均采用了时间投影室（Time Projection Chamber, TPC）作为主径迹探测器。在低亮度时其拥有独特的技术优势，但在高亮度下由束流本底导致空间电荷效应，会显著影响 TPC 漂移电场的均匀性和探测性能，因此对束流本底评估和优化是 TPC 应用于未来高能对撞机实验的核心技术问题和研究热点。

本研究以解决束流本底这一关键问题为目标，紧密结合加速器与探测器的设计参数，系统全面开展了束流本底对高粒度读出 TPC 径迹探测性能的影响研究，建立了从模拟建模、性能分析以及优化解决的完整研究体系。基于完整软件框架，首先建立了涵盖 TPC 中多个空间电荷源的模拟方法，创新性构建了空间电荷密度、电场畸变及电子漂移偏差的理论计算模型，明确束流本底产生的次级低能光子为 TPC 空间电荷主要来源和产生机制，给出在 Higgs 和低亮度 Z 运行模式下的空间电荷密度与电子漂移偏差等关键参数。分析了空间电荷效应对探测器动量分辨的影响和优化方案。通过优化 CEPC 对撞区设计将空间电荷密度需控制在 1.0 nC/m$^{3}$ 以下，保证 TPC 绝大部分区域电子漂移偏差小于 150 $\mu$m，并进一步通过软件层面开发相应的修正算法，显著提升动量分辨性能。其中，高粒度读出时间投影室具有良好的三维径迹重建和优异的粒子鉴别性能，本报告给出模块化 Micromegas 的研发与性能测试、前端电子学芯片 TEPIX以及数据获取系统的开发与调试，以及采用500 $\mu$m $\times$ 500 $\mu$m 单元尺寸的高粒度读出原型机模块的研究进展。

环形正负电子对撞机（CEPC）是一个以希格斯玻色子性质的精确测量及电弱物理、味物理的深入研究为核心科学目标的未来大科学装置，目前已发表技术设计报告。鉴于味物理等前沿课题对强子鉴别提出极高要求，CEPC对主径迹探测器的粒子鉴别（PID）能力提出了严苛的要求：被列为主径迹探测器基准方案的时间投影室（TPC），需在20 GeV/c动量范围内实现π/K分离度优于3σ的PID性能。为突破传统电离能损（dE/dx）测量对PID性能的限制，目前的CEPC-TPC采用高颗粒度Micromegas读出技术与簇团计数方法，有望显著提升PID能力。在这项技术中，读出pad的尺寸是影响PID性能与工程成本的关键参数。
本报告介绍课题组建立的TPC模拟软件框架，以及在该框架下针对CEPC-TPC进行的PID性能和读出pad尺寸优化研究。该框架基于Geant4与Garfield++，实现了从前端物理过程到后端PID重建的全过程模拟：先模拟入射粒子在气体中的能量沉积与初级电离簇团产生，再参数化处理电子漂移与Micromegas雪崩放大过程，最终根据读出pad网格分布生成数字化读出信号；重建阶段采用分层截断均值方法，利用电离能损（dE/dx）与簇团计数（dn/dx）进行PID，并对每层合并的行数、截断比例两个关键参数进行了系统优化。在此框架下，课题组评估了不同读出pad尺寸（55×55 μm^2至500×500 μm^2）对π/K分离度的影响。此外，课题组准备了CEPC-TPC全漂移长度（2.9 m）的原型机，用于进行电子漂移参数的测量和不同尺寸pad信号读出的实验，本报告同样给出这一设备组装、调试阶段的最新进展。

高精度带电粒子径迹测量是高能物理、核物理和稀有事例探测中的重要技术需求。随着暗物质直接探测、低能核反冲测量、短程带电粒子识别以及新一代高能物理实验的发展，探测器性能需求已由宏观径迹和能量沉积测量，进一步拓展到对气体中微观电离簇团结构、局部电荷分布等精细结构解析。传统毫米级Pad读出方式受限于读出单元尺寸，难以满足亚毫米尺度电离分布采样和短程径迹重建需求。因此，发展兼具高粒度、低噪声和低功耗特性的像素化直接读出技术，是提升气体径迹探测器精细测量能力的重要方向。
Topmetal系列像素芯片采用裸露顶层金属电极直接收集电荷，具有低噪声、高空间粒度和阵列化读出等特点，为气体中电离信号的直接测量提供了新的技术路线。基于Topmetal与气体微通道板(GMCP)耦合的探测技术已成功应用于Migdal效应实验，展示出Topmetal像素读出在微观径迹结构解析方面的应用潜力。
本报告将围绕Topmetal直接读出的像素型气体径迹探测器研制及径迹测量研究展开介绍。一方面，基于Topmetal-II芯片开展α粒子径迹直接测量实验，通过像素阵列记录气体中电离分布，并结合径迹拟合、宽度提取及模拟对比，评估Topmetal芯片用于气体径迹直接读出的性能。另一方面，报告将介绍Topmetal芯片与Micromegas、GEM等微结构气体放大器直接耦合的探测器搭建及初步测试工作，有望在较低气体增益条件下实现对电离簇团的高粒度采样，提升短程径迹重建、局部电荷分布测量和电离簇团识别能力。相关研究初步验证了Topmetal在气体探测器中直接电荷读出和倍增电子读出的可行性，为发展面向高精度径迹精细测量的像素型MPGD探测器提供了新的技术思路和实验基础。

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。

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。

本文基于SMIC 55nm CMOS工艺，设计并制造了单片集成的单光子雪崩二极管（SPAD）探测器及其跨阻放大器（TIA）读出电路。本工作设计了两种不同的SPAD结构：浅结雪崩区结构（结构一）与深结雪崩区结构（结构二）。这两种结构的探测器均包含单像素、3×3阵列及5×10阵列三种规格。读出部分集成了具有三档可调增益的TIA电路，其反馈电阻可分别设置为500 Ω、3 kΩ与12 kΩ，以适应不同测试环境下的增益需求。
目前，该芯片已完成流片与初步功能测试。静态I-V测试结果表明，两种结构的探测器均具备SPAD的雪崩击穿特性，且光照下初级漏电流呈现增加趋势。现阶段重点对结构一的5×10阵列进行了光子响应评估：采用波长625 nm、频率4 MHz、脉宽5 ns的脉冲激光照射芯片，结果表明，经TIA放大的光子雪崩脉冲与外部TTL触发信号保持同步。上述测试数据验证了在55nm工艺节点下单片集成SPAD阵列与TIA电路的物理可行性，表明该芯片可实现对脉冲光子信号的探测，为4D轨迹追踪及光电探测系统的研发提供了器件基础与数据参考。

脉冲堆积效应是制约高计数率下γ能谱测量精度的主要因素。由于闪烁体探测器输出脉冲具有一定宽度和指数衰减尾部，相邻脉冲易发生堆积，导致脉冲幅度失真，进而引起能谱畸变、能量分辨率下降，并影响后续核素识别与定量分析。针对传统快慢双通道堆积拒绝方法中快成形通道选取对堆积识别效果影响显著的特点，本文提出一种基于核信号前端模拟电路结构的冲激脉冲成形算法用于高计数率γ能谱测量。由于冲激脉冲的成形时间极短，具有优秀的时间分辨能力，能够有效识别峰堆积和尾堆积事件，最终可有效改善 γ 能谱测量系统测量得到的能谱谱形，并提升能量分辨率。该算法通过现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）进行硬件实时部署，并基于NaI(Tl)探测器与自主研发的 γ 能谱测量系统开展实验验证。实验采用不同活度的137Cs放射源模拟宽范围计数率环境，系统评估算法的堆积抑制性能。结果表明，在高计数率条件下，该算法显著改善能谱畸变并提升能量分辨率：当输入计数率为198.74kcps时，相较于未处理谱，FWHM由9.04%@0.662MeV改善至7.96%@0.662MeV，有效抑制尾堆积引起的峰形展宽与畸变；在输入计数率由59.13kcps增至198.74kcps的过程中，算法对高能区背景的堆积抑制率始终高于70% ，显著降低峰堆积造成的高能区背景增加。此外，未对本底中40K的1.461 MeV特征峰产生误剔除。

双端读出连续晶体PET探测器兼具较高探测效率、深度作用位置（DOI）测量能力和边缘效应抑制优势，但其读出电子学需同时满足高通道密度、高计数率和精密定时测量要求。本文面向小动物连续晶体PET探测器，设计了一套紧凑型分层FPGA数据获取与处理系统。系统由信号采集层、信号预处理层和集中处理层组成：前端采用行列求和读出，将每个12×12 SiPM阵列的144路能量信号压缩为24路；采集板完成96路能量信号和4路定时信号的同步数字化及实时特征提取；预处理板实现双端事件关联、模块级能量/位置/时间融合，并通过10 Gbps Aurora光链路级联传输至基于Alveo U200 FPGA的集中处理单元。实验结果表明，所提出的体系结构可将有效读出通道数降低83.3%，在511 keV下获得12.20% FWHM的能量分辨率，单端电子学本征时间分辨率为53.57 ps；探测器空间分辨率达到0.97 mm，DOI分辨率为1.39 mm。全环测试中，采集级单模块吞吐能力接近2.8 Mcps，预处理级支持约1 Mcps的稳定事件处理，系统在线处理能力超过10⁶ events/s。结果表明，该分层FPGA核电子学架构能够有效兼顾通道压缩、实时符合处理和高速数据传输，为双端读出连续晶体PET探测器及小动物PET系统提供了可扩展的电子学实现方案。

面向粒子加速器等领域对高速波形数字化的需求，传统分立架构面临时钟需求复杂、高速接口资源开销大及设计复杂等制约。RFSoC通过高度集成射频收发前端与片上时钟网络等有效克服了上述局限，为多通道射频直接采样与重建提供了理想平台。在此基础上，结合前期自主研制的RFSoC核心板（ZYNQBeeRF47），我们设计并实现了一款高速多功能配套底板（WRX701）。该底板配置了8通道ADC输入接口用于高频信号直接采样，与8通道DAC输出接口用于宽带信号重建，并集成了双QSFP光通信接口与以太网等复合接口。核心板与底板之间依托高密度、宽带板对板连接器（Samtec ADM6/ADF6系列）实现了稳定可靠的电气互连。在模拟前端网络设计中，系统采用GHz级宽带全差分运算放大器；通过对外围匹配电路的精细化调节，保障了系统在GHz级工作带宽下的闭环稳定性。此外，建立了从运放端至RF ADC/DAC管脚的全链路S参数仿真模型，有效指导了抗混叠滤波器的设计与级联优化；同时针对包含ADM/ADF接插件在内的长距离物理走线实施了严格的阻抗匹配，大幅提升了全链路阻抗的一致性与高频相移的可控性。初期测试结果表明，ADC前端信号链路的-3dB带宽达2GHz，且在DC至1.9GHz频段内的带内平坦度优于±1dB；DAC链路的-3dB带宽达1.3 GHz，DC至1GHz带内平坦度控制在±1.3dB以内。更多系统级测试细节将在报告中进一步展开。

飞行时间（Time-of-Flight, TOF）正电子发射断层成像（PET）技术能够提高图像重建中的信噪比。本文提出并评估了一种用于具备 TOF 功能和位置灵敏 PET 探测器的高密度、紧凑型前端电子学设计。该设计采用射频放大器以及基于 FPGA 的双极性电荷数字转换器（dQDC）。该 PET 探测器由一个 15×15 的 LYSO 晶体阵列组成，晶体尺寸为 1×1×10 mm3，并通过光导耦合到一个 5×5的 SiPM 阵列，SiPM 尺寸为3×3 mm2。所有晶体之间均采用ESR进行隔离。SiPM 的定时信号经过放大后，以 25:1 的比例进行多路复用。这相当于降低了前沿甄别所需的预设阈值。来自 5×5 SiPM 阵列的能量信号通过行/列求和的方式进行多路复用，形成一种 “5+5” 读出结构。“5+5” SiPM 阵列的信号被送入 FPGA-dQDC 系统。该 FPGA-dQDC 系统由模拟板和数字板组成。模拟板实现了 dQDC 方案所需的放大器、电阻和电容等电路；数字板的核心器件为 Cyclone V FPGA。所有数字功能，例如放电控制和数据缓存，均在 FPGA 内部实现。利用由单晶体参考探测器和 “5+5” PET 探测器组成的双探测器符合测量系统，从 CTR 分布图中得到的平均符合时间分辨率为 381.68±9.80 ps3，以半高全宽（FWHM）表示。此外，经过饱和校正后，所有晶体的能量分辨率为 10.83±0.68%。该读出方案为 PET 探测器原型的开发提供了一种紧凑且低功耗的设计方案。

针对宽量程中子通量监测的需求，研制了一套基于 Micromegas 探测器的多通道数字化读出电子学系统。系统采用 128 通道前端 ASIC 与 FPGA 协同架构，实现了阈值配置、数据采集、二维位置成像、数字能谱读出及高速数据传输等功能。利用前端 ASIC 输出过阈数字脉冲的特点，结合脉宽时间（Time over Threshold，TOT）信息，实现击中位置重建与能量信息提取，为亚像素位置分辨和数字能谱测量提供技术基础。在此基础上，系统支持事件级数据处理与径迹信息读出，可实时获取粒子事件的位置、时间及能量特征，并通过千兆以太网实现高事例率数据传输。测试结果表明，电子学系统可稳定完成 128 通道数字脉冲读出，单通道计数率超过 1.2 MHz，满足高计数率测量需求。本研究为高事例率中子监测、粒子径迹分析及快速通量成像提供了可行的数字化读出方案。

像素型碲锌镉（CZT）探测器具有探测效率高、能量分辨率高、可室温工作等优势，在伽马射线探测、核安全监测、核医学和天文观测等领域具有重要应用前景。针对像素型CZT探测器多通道、高精度电荷测量和深度信息获取的需求，作者所在团队开展了国产化多通道低噪声读出电子学研究，设计并实现了基于ASIC的高集成度读出电子学原型系统。该系统可完成256路阳极通道和2路阴极通道的高精度电荷测量，并在多像素触发事例中恢复各作用位置对应的阴极-阳极时间信息，为三维位置信息重建和深度效应修正提供电子学基础。电子学测试结果表明，原型系统阳极等效噪声电荷为0.06fC，线性测量范围覆盖5~45fC，多像素事例阴极-阳极时间差测量精度好于43ns。与像素型CZT探测器联调测试结果显示，系统DOI测量精度好于0.9mm，深度灵敏修正后的能量分辨率可达1.4%@511keV和1.1%@662keV，验证了该读出电子学在低噪声电荷测量、时间测量和深度信息获取方面的性能。进一步的系统应用测试表明，该电子学可支撑针孔成像、编码孔径成像以及束流剖面测量等典型实验场景，为像素型CZT探测器系统集成和工程化应用提供了技术基础。目前，团队正在进一步优化读出电子学系统的集成度、稳定性和实时数据处理能力，推动国产化像素CZT探测器读出电子学向实用化方向发展。

在现代高能物理实验中，高速ADC被广泛用于探测器信号的数字化采集，但随着计数率和探测系统通道数增加，大规模波形数据对前端读出、数据传输和后端处理能力提出了更高要求，容易形成带宽与计算瓶颈。同时，在高计数率条件下，相邻辐射事件的时间间隔可能小于单个脉冲的持续时间，导致脉冲堆积现象。堆积脉冲会引起波形畸变，进而影响能谱测量。因此，降低数据吞吐量的同时实现堆积脉冲的有效分离与参数重建，是高计数率核信号获取中的重要问题。
本文提出了一种基于多电平数字过阈(Digital Multi-level Crossing)与二维卷积神经网络的波形压缩和重建方法。该方法在前端对ADC采样波形进行数字电平交叉处理，仅记录信号跨越多组预设阈值时的时间信息，并将其编码为矩阵形式保留脉冲的时间演化和幅度分布特征。后端构建二维卷积神经网络，将阈值维度与时间维度作为联合特征空间进行卷积提取，判断脉冲堆积数和估计各脉冲参数。
研究结果表明，该方法能够在显著降低前端数据量的基础上，保持较高的堆积波形重建能力，改善高计数率条件下由脉冲堆积引起的能谱畸变。本文方法直接在压缩域完成脉冲波形重建，具有更好的并行计算特性和实时处理潜力，可为高计数率核探测系统中的数据压缩、堆积校正和能谱重建提供有效技术途径。

在大型高能核物理实验中，探测器通常具有庞大的通道数和海量的原始数据。目前运行的大多数实验通常将部分探测器通道数据实时读出与在线处理，基于物理需求产生触发信号，进而完成对整个探测器完整事例数据的读出。以sPHENIX实验为例，其总体目标是研究RHIC能区产生的夸克-胶子等离子体（QGP）性质，其中重味物理（粲、底夸克）测量为其关键科学目标之一。然而，受限于外部量能器15kHz的读出速率及数据获取系统的带宽瓶颈，实验仅能采集约0.5%的重味事例数据。
为此，本文针对sPHENIX实验重味夸克读出需求，设计了融合机器学习的触发算法，并部署于FPGA以满足10us触发延时需求。该算法基于硅径迹探测器（MVTX, INTT）的无触发流读出数据，采用两阶段架构：第一阶段融合探测器几何约束和粒子运动学特征实现聚类与径迹重建；第二阶段通过池化和多层感知器模型实现事例鉴别。基于200 GeV质子-质子碰撞模拟事例数据验证，该算法对于底夸克的鉴别效率达98.0%。FPGA部署阶段通过并行计算、量化压缩、流水线优化和权重融合的DSP资源复用等技术，实现径迹重建阶段95.6%事例的处理延时低于1.5us以及事例鉴别阶段94.5%事件的处理延时低于8.5us，满足sPHENIX对实时触发的延时约束。

摘要：针对高通量同步辐射谱学实验中脉冲堆积效应导致的能谱失真与能量分辨率下降问题，本文提出了一种基于桌面式人工智能能谱系统的Transformer脉冲堆积校正方法。系统采用“通用FPGA采集+服务器端智能处理”的整体架构，由前端FPGA完成探测器波形高速采样，并通过网络实时传输至服务器端进行集中处理。服务器端基于QT框架开发桌面式实时能谱处理平台，实现了波形采集、数据缓存、在线显示、参数调节及能谱重建等功能，并结合多线程与环形缓冲区机制完成高吞吐数据流管理。实验结果表明，该系统在数千至数百万计数率范围内均具有稳定的堆积校正能力，在1 Mcps条件下仍能够保持较高能量分辨率，并具备良好的抗噪声与抗波形畸变能力。该研究为同步辐射荧光谱学、吸收谱学及高通量X射线探测实验提供了一种面向智能化与通用化发展的桌面式AI能谱处理方案。

在双层康普顿相机的发展中，传统的像素化闪烁体设计随着灵敏体积的增大，面临着系统复杂性增加、读出通道过多以及成本高等问题。对此，本文提出了一种侧向读出单块平面灵敏闪烁体方案，旨在用于伽马射线成像和环境辐射监测领域。探测器采用尺寸为96×96×6mm3的 CsI(Tl)面状闪烁体，通过在四个侧边耦合 SiPM 阵列，并将每侧SiPM阵列信号求和输出，将传统二维阵列的 N2结构简化为 4N结构，仅4个电子学通道即可完成二维位置识别。
为提升能量响应均匀性与位置分辨能力，本研究构建了结合物理校准与机器学习的位置重建方法。通过对闪烁体表面进行抛光并覆盖TiO2反射涂层改善侧向光传输效率，并基于指数衰减模型提出几何平均能量校正方法，有效消除了射线在不同入射位置导致的能峰漂移问题。同时针对传统比值法在边缘区域存在的严重非线性畸变问题，引入轻量级多层感知机（MLP）网络进行二维位置重建，实现边缘失真校正。利用准之后的137Cs实验结果表明，该探测器在整个敏感体积内具有良好的能量响应均匀性，在 662 keV 下获得了 7.1% FWHM 的能量分辨率，全能峰道址最大偏差小于 1.3%。并且经过位置校准之后，X 与 Y 方向平均位置分辨率＜5mm。
研究结果表明，所提出的平面探测器具有简化的电子学读出架构和大面积的敏感区域，使其非常适合紧凑、经济实惠的伽马射线成像应用。

ADAM151和ADAM152为高精度可编程电压源FMC模块，分别用型号为AD5791与DAC11001B 的20位数模转换器实现。两块电压源采用相同的设计思路，围绕输出精度、噪声抑制和长期稳定性展开。参考源采用独立低噪声基准，通过缓冲和匹配电阻获得正负参考，再通过感测反馈输入DAC，保证了低噪声和长期稳定性。数模转换器输出后设置缓冲驱动和10kHz六阶有源低通滤波，在保证直流精度和低频响应的同时，对高频噪声进行快速衰减，使最终输出更加平滑稳定。供电使用PM141电源子卡，为电压源提供多路独立、干净的模拟和数字电源。
对两个电压源的性能测试分为交流与直流两部分。
交流性能测试用于评估模块的波形失真和宽带噪声。两个模块以768kSPS刷新率产生9 Vpp、1 kHz正弦波进行测试。结果显示，ADAM151的THD为-79.98 dB，THD+N为-79.33 dB；ADAM152的THD为-113.66 dB，THD+N为-94.44 dB。
直流性能测试用于评估模块静态输出下的噪声水平。结果表明，两块FMC模块在10 Hz带宽内的噪声均低于0.4 μV，在1 kHz带宽内约为2 μV，低频直流稳定性较好。但六阶有源滤波器的电阻噪声偏大，同时在10 kHz附近存在由滤波级品质因数和级联顺序引起的噪声峰，导致高带宽下输出噪声显著增加，需要通过阻容参数和级联顺序优化进一步改进。
总体来看，ADAM151和ADAM152均实现了高精度可编程电压源的基本功能，测试结果验证了整体设计方案的可行性。上述工作为后续高精度、低噪声、长期稳定的电压源FMC模块的设计提供了参考方案。

面向高能同步辐射光源（HEPS）核共振散射实验对高计数率、高时间分辨、高探测效率及强辐射耐受性的迫切需求，本团队自主研发了适用于该先进光源实验的雪崩光电二极管（APD）探测器。本工作系统报道了该自研APD的最新进展与实际应用成效。
在工程应用方面，自研APD探测器已完成在HEPS相关光束线站的集成、安装与正式投用。现场测试表明，该探测器在HEPS核共振散射实验中表现优异：成功实现了对共振信号的高效捕捉，其时间分辨率达到亚纳秒量级，为获取高质量核共振散射谱学数据提供了关键硬件支撑。其稳定可靠的性能，有力保障了首批重要实验的顺利开展。
本摘要旨在宣传我国在大型科学装置核心探测器部件上取得的自主研制突破。自研APD的成功应用，不仅打破了国外技术垄断，保障了HEPS实验研究的安全与主动，其研制经验也为未来更先进光源探测器的自主研发奠定了坚实技术基础。

深圳超导软 X 射线自由电子激光器 (S3FEL) 对其加速射频场的幅度和相位稳定性提出了严格的要求。本文提出了基于 MTCA.4 低电平射频 (LLRF) 系统板级电子学研制，同时对实际应用中的噪声和SEL功能下杂散的闭环相应做出了定量仿真和分析

当前磁约束聚变研究中，托卡马克装置的高约束模运行模式（H-mode）是主流运行模式，但其边界局域模（ELM）会对装置真空室壁造成严重热负荷。而增强约束模运行模式（I-mode）作为一种无ELM的高性能约束运行方案，在提升辅助加热功率或边界参数演化过程中，易自发转换为H-mode，从而限制其稳定维持。

多普勒反射计可获得等离子体速度截止层处的密度扰动与速度扰动信息。上述湍流扰动信息在I-H模转换过程中包含了丰富的特征变化，可基于多普勒反射计信号实现I-H模式转换判别。I-H模式转换过程具有较强的瞬态特征，因此有必要发展面向多普勒反射计信号的实时采集、处理与判别的电子学系统，实现对约束模式演化过程的在线监测。

论文设计了一套用于EAST多普勒反射计的I-H实时诊断电子学系统。系统分为模数转换模块（ADM）和数据处理单元(DPU)两部分，集成了多通道信号采集、触发控制和数据处理等功能，并集成反馈触发接口以支持未来与等离子体控制系统实现交互；固件算法设计方面，实现硬件级实时数据采集、时频谱计算和I-H模式转换判别等功能。仿真和实验室模拟测试验证了系统的实时信号采集和分析能力，可提供小于1ms延迟的实时判别能力。后续将在 EAST 装置开展现场测试与实验验证，为未来模式控制与 I-mode 长稳态维持提供可靠电子学基础。

高能宇宙辐射探测设施（High Energy Radiation Detection, HERD）是计划安装在中国空间站上的空间高能粒子探测实验，旨在实现暗物质间接探测、高能宇宙线成分精确测量及高能伽马射线巡天观测。HERD由五大子探测器构成：五维成像量能器（CALO）、覆盖量能器五面的光纤径迹仪（FIT）、塑闪探测器（PSD）、硅电荷探测器（SCD）及穿越辐射探测器（TRD）。作为核心载荷的量能器由7489块LYSO闪烁晶体，共计23层复合材料栅格板集成而成。在工程样机研制阶段，为确保各晶体单元及其单层模组的探测性能满足设计要求，开发了一套有效面积不小于1 m2、位置分辨率优于3 mm的地面宇宙线描迹仪，并对其开展了标定测试。
宇宙线描迹仪由顶部与底部两个径迹站组成，每个径迹站包含两层正交排列的探测平面，分别提供宇宙线粒子穿过的X、Y二维坐标，结合各探测面在Z轴方向的垂直高度信息，可实现宇宙线径迹的三维重建。待测探测器放置于这两个径迹站中间，通过径迹外推可以获得宇宙线穿过该探测器的位置和角度。对HERD 2026年束流测试样机进行的测试结果表明，各晶体单元对最小电离粒子（MIPs）的能量分辨率均优于10%，满足设计要求。

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。针对传统康普顿相机存在成像视场受限、探测效率较低以及复杂辐射场下响应速度不足等问题，提出了一种基于方形环状结构的全向康普顿相机。该系统由前、后、左、右四个独立面阵探测器组成，通过多面阵协同探测实现360°方位范围内的全向灵敏度响应，提高了放射源定位能力和探测效率。同时，采用闪烁体与硅光电倍增管（SiPM）耦合的探测方案，在保证探测性能的基础上降低系统成本。
为了研究全向康普顿相机的成像性能，本研究采用6×6×5 mm的 CsI(Tl) 晶体与单个SiPM独立耦合构成最小探测单元，并以此组成四层面阵探测器，形成方形环状结构。为了降低电子学系统复杂度，采用串联读出电路来减少系统读出通道数量。利用137Cs放射源对系统性能进行测试，并采用最大似然期望最大化（MLEM）算法进行图像重建。实验结果表明，系统对137Cs放射源662 keV全能峰的总能量分辨率为6.2%（FWHM）。采用MLEM算法重建后，系统角度分辨率约为12°，并能够有效区分两个不同位置的放射源。与传统康普顿相机相比，该系统具有全向探测、探测效率高和结构紧凑等优势，在放射源搜寻和核应急监测等领域具有良好的应用前景。

面向HL-LHC、CEPC等高能物理装置及核聚变实验对探测器抗辐照能力与高时间分辨的严苛需求，碳化硅（SiC）凭借宽禁带、高位移阈能、高饱和电子漂移速度等本征优势，成为替代传统硅基探测器的理想材料。本研究围绕4H-SiC PIN探测器与低增益雪崩二极管（4H-SiC LGAD）开展系统研究，重点聚焦器件性能优化、抗辐照能力评估及工程应用验证。
研究表明，4H-SiC PIN器件对X射线辐照表现出优异耐受能力，在2 MGy剂量下，其I-V、C-V特性及电荷收集效率（CCE）保持稳定；然而，质子辐照会导致器件性能显著退化，在7×10¹³ p/cm²注量下，α粒子CCE降至辐照前的约30%。此外，该器件在23–90 °C温区内漏电流低于10 nA，CCE波动小于10%，信号上升时间保持在300 皮秒左右，展现出优异的高温稳定性与快时间响应能力。为进一步提升抗辐照性能，本研究成功设计并制备了国际首款全外延结构4H-SiC LGAD器件（SICAR）。在2.5×10¹³ p/cm²质子注量下，CCE仍保留辐照前的约57%，显著优于传统PIN结构。最新一批4H-SiC LGAD器件（SICAR3）实现了重大突破，雪崩增益达到10倍以上，时间分辨率提升至60 ps，相较早期器件（增益2~3倍）取得了显著性能提升。
基于上述性能优势，该4H-SiC探测器已成功应用于玄龙-50U聚变探测、CEPC亮度监测样机及CSNS束流监测等国家重大科技项目，推动了我国在宽禁带半导体辐射探测器领域的自主创新与工程应用的发展。

碳化硅（SiC）具有宽禁带、高原子位移阈能、高导热率、高载流子饱和漂移速度、高临界击穿电场等特性，碳化硅探测器具有抗辐照、常温或高温下稳定运行、快响应时间等优势，可以应用在高能物理、核物理、空间探测等领域。首先，我们研制出探测面2mm×2mm、时间分辨为40ps的4H-SiC PIN探测器。能量为2.896 GeV的Ta离子辐照后，该探测器的时间分辨和电荷收集效率分别为45ps和97.4%。其次，为实现探测器在低能软X射线、低能α粒子、紫外光探测等领域的应用，在传统4H-SiC探测器时间分辨为100ps的基础上，利用石墨烯降低碳化硅探测器的死区效应，研制出电荷收集均匀稳定、时间分辨为58.0ps的石墨烯/4H-SiC探测器。在能量为160 keV、剂量为1 MGy的X射线辐照下，该探测器的电荷收集效率和时间分辨分别为99.24%和64.0ps，说明辐照后探测器具有稳定的电荷收集和时间分辨性能。最后，为了增加信号增益，我们研制出碳化硅LGAD。经能量为80 MeV质子辐照后，其漏电流降低了2–4个数量级，但电荷收集效率下降至约50.3%。同时，为扩展其在高能物理实验、同步辐射光源等场景中微弱信号探测的应用，我们提出了双极结型晶体管（BJT）集成的增益型粒子探测器新结构。研究表明，碳化硅探测器具有一定的发展潜力，未来可在低穿透粒子探测、低能重离子探测、医学剂量测定、高能物理、核物理、空间探测等领域应用。

CEPC顶点探测器是实现Higgs物理精确测量的关键探测器之一。根据CEPC基准探测器技术设计报告，顶点探测器基线方案采用卷曲式单片有源像素传感器（MAPS），以最内层半径 11.1 mm、空间分辨率优于 5 $\mu$m、单层物质量低至0.8% X₀为主要性能目标。芯片研发目前已实现~4 cm$^2$尺寸的MAPS芯片，其空间分辨率优于5微米。下一代芯片研发主要聚焦于晶圆级像素传感器芯片的设计，将采用拼接（stitching）技术实现百平方厘米量级的大面积芯片。目前正在基于90 nm 图像传感器工艺开展拼接传感器系列芯片的研发，预计2027年完成首版工程流片。采用测试晶圆的弯曲实验已实现12 mm弯曲半径的验证。顶点探测器采用主动空气冷却（7 m/s）可满足低于40 mW/cm²的散热需求，并引入激光实时监测系统监测和校正形变。研发团队正在推进拼接传感器芯片研发、低质量支撑及系统级集成，计划于2030年前完成全尺寸原型样机验证。

\textbf{摘要：}基于直流超导量子干涉器件（DC-SQUID）的时分复用（TDM）是用于宇宙微波背景（CMB）实验中大型转变边缘传感器（TES）阵列的一项关键读出技术。AliCPT-40G望远镜计划部署一个工作在40 GHz的大规模TES阵列，这要求TDM读出电子学系统具备低噪声、紧凑且高带宽的特性。在TDM系统中，除TES固有噪声外，室温电子学是主要的噪声贡献者，其性能直接影响探测器的能量分辨率。本文设计并实现了一种适用于TDM-SQUID架构的低噪声室温读出电子学系统。该系统集成了TES和SQUID偏置源、磁通锁定环（FLL）读出、数字复用控制以及高速数据采集模块。基于低温下运行的两级TDM SQUID的实测参数，推导了室温电子学在噪声、带宽及压摆率等方面的设计约束条件。测试表明，偏置源实现了极低的等效电流噪声密度：TES偏置低于 0.1 pA/$\sqrt{\text{Hz}}$，SQUID偏置低于 0.26 pA/$\sqrt{\text{Hz}}$。FLL读出电子学提供了高达 1 MHz 的闭环带宽和 0.5 $\Phi_0/\mu\text{s}$ 的压摆率。数字化读出系统基于具备JESD204B串行接口的多通道ADC/DAC器件，显著减小了系统物理尺寸。各通道有效分辨率均超过11.5位。系统支持每通道 2 Gbps 的实时数据传输。本工作为AliCPT-40G望远镜及未来大型TES阵列提供了一套完整的TDM室温电子学解决方案。

\textbf{关键词：}低温学；数据采集电路；数字电子电路；仪器噪声

为满足阿里原初引力波探测实验（Ali CMB Polarization Telescope，AliCPT）中超导转变边缘传感器阵列（Transition Edge Sensor，TES）在高通道数、宽带宽、高速读出以及长期稳定运行条件下的电子学读出需求，本文设计并实现了一套微波超导量子干涉器件复用器（Microwave SQUID Multiplexer，μMUX）读出电子学系统。该系统由控制板、中频板（Radio Frequency board，RF board）以及 ZCU111 开发板组成，可覆盖 0 至 4.096 GHz 的连续读出带宽，实现对 μMUX 谐振器阵列的激励、上/下变频、数字化采集以及实时信号处理。系统通过中频板完成射频信号的上/下变频和幅度调节；ZCU111 开发板上集成的高速数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）分别用于产生和采集探测音频梳信号；现场可编程门阵列（FPGA）则实现数字下变频、信道化和信号解调。读出信号通过多相滤波器组（Polyphase Filter Bank，PFB）被划分为相互独立的 2 MHz 带宽频率通道，从而支持多个谐振器的并行读出。基于完整的电子学读出链路，本文对系统输出信号进行了噪声分析，评估了信道化后信号的功率谱密度特性以及电子学噪声水平。相关结果为 μMUX 读出系统的性能优化以及大规模 TES 阵列的应用提供了实验依据。

我国提出的“阿里原初引力波探测计划”（AliCPT）及下一代空间X射线天文卫星HUBS均采用TES，且探测器数量大于1000，需要采用复用SQUID实现大规模阵列的读出，低温复用技术成为了核心关键技术。高复用比读出系统已成为制约大规模TES阵列应用的瓶颈。近年来，微波复用SQUID($\mu$Mux)逐渐成为大规模低温探测器阵列读出的核心方案。微波复用SQUID可在读出带宽内实现2000:1的超高复用比，目前已被越来越多的实验所采用。我们旨在研究满足大规模TES阵列读出的微波复用SQUID，研制了一套32通道的微波复用SQUID原理样机，读出频率在4~8GHz的中频带，并且完成了其中8个通道的性能测试，测量的等效电流噪声可以达到45.99pA/$\sqrt{Hz}$。后续将进一步发展80通道的$\mu$Mux芯片。本报告将介绍微波复用SQUID芯片的的研究进展。

超导量子干涉器件（SQUID）是灵敏度极高的磁通传感器，广泛应用于生物磁成像、地球物理探测等领域。SQUID需在低温下工作，但其控制与信号读取必须通过室温电子学系统完成。室温读出电子学的噪声、带宽和稳定性直接决定了SQUID系统的整体性能，是器件走向实际应用的关键环节。
模拟放大负反馈电路（AFB）是常用的单通道的单级或两级DC-SQUID线性读出电路。AFB结构上包括用于DC-SQUID的偏置源电路和磁通锁定电路（FLL）。偏置电路原理设计上采用电压源串接大电阻的传统方式来灵活调节输出动态范围。FLL电路采用两级运算放大器的设计结构以此拓宽增益带宽积：第一级前置放大器与SQUID array直接耦合，输入前放采用的差分输入设计，并与制冷机壳良好搭接。后一级放大器选择高带宽的运算放大器，第二级放大器控制AFB，使其可进入两种模式：线性放大（AMP）模式与磁通锁定（FLL）模式。在AMP模式下，系统总体增益为2000倍，可以有效放大SQUID array两端的电压信号。在FLL 模式下，积分电容接入放大器的反馈电路，并且第一级SQUID反馈线圈接入反馈信号，形成闭环磁通锁定。
当前AFB子板如图1支持双通道两级DC-SQUID读出。板卡屏蔽盒顶部设有24针Lemo接口，直接耦合至ADR制冷机，底部dB25接口用于接收来自FPGA的配置信号。BNC接口分别用于输出FLL锁定信号和输入外部参考信号。板卡在设定反馈电阻为30 kΩ后的磁通反馈锁定：锁定后的输入电流信号呈线性放大输出；在30kΩ的反馈电阻磁通锁定后，测得系统NEI噪声如图2所示。在10kHz的平坦噪声区域，NEI约为7pA/Hz。为了实现更紧凑的设计，我们设计了如图3所示的AFB控制板卡及机箱。单个AFB控制机箱可以接入4个AFB子板从而实现8通道的DC-SQUID同时读出。整个电子学可以接入市电使用，是一套相对完整的多通道DC-SQUID电子学读出系统。

空间X射线探测是研究高能天体物理的核心手段。基于超导转变边沿传感器（TES）的微量能器阵列具备eV量级的高能量分辨率，能实现X射线源谱线的精细测量。然而，空间应用中制冷功率极其有限，亟需发展频分复用技术以降低引线热负载。面向未来银河/宇宙热重子探寻计划的需求，发展自主可控的TES频分复用与SQUID低噪声读出电子学具有重要意义。
本报告介绍一套面向TES阵列FDM读出电子学系统的设计与实现，包括TES交流偏置、SQUID低噪声放大、信号采集和基带反馈算法等核心模块的设计方案。并展示读出电子学系统与TES器件的联调测试结果。实验表明：在3700倍增益条件下，低噪声放大器的电压噪声低至0.58 nV/√Hz，电流噪声低至3.1 pA/√Hz；在1 MHz-5 MHz频段内成功实现了12个像素的基带反馈控制，并完成了TES的I-V特性与模拟脉冲测试。实验结果验证了系统功能的完整性和噪声性能，为未来阵列TES量能器的研制提供了读出电子学支撑。

碳化硅（SiC）半导体中子探测器因其卓越的抗辐照和耐高温特性，同时兼具超快的时间响应，是替代3He中子探测器的重要技术方案之一，在先进核能系统与高能物理实验中具有重要应用价值。然而，中子转换产生的电荷信号微弱，且探测器在极端环境下漏电流的增加严重制约了能量分辨率。因此，研发匹配的低噪声读出电子学方案是发挥SiC探测器极限性能的关键所在。作者所在的中科大团队基于分立元件研发了一套低噪声、高集成度的读出电子学方案。该方案由低噪声模拟前端与数据处理模块组成，模拟前端通过优化信号输入与输入级场效应管（FET）间寄生电容与分布参数，有效降低了系统的等效噪声电荷（ENC）。数据处理模块采用12-bit, 40 MSPS的模数转换器对前放信号进行全波形采样，并基于FPGA实现信号的处理与传输。在室温、80V偏压条件下，与SiC中子探测器联合测试，该电子学方案实现了极低的电子学噪声水平，等效噪声电荷（ENC）低于300 e⁻。该读出电子学方案为SiC探测器在核反应堆监测与核安全领域的工程化应用提供了坚实的硬件基础。

受控核聚变能量转化率极高，燃料储量极为丰富，被誉为人类的“终极能源”。惯性约束聚变被认为是受控核聚变的主要实现途径之一，使用激光（或其与黑腔作用产生的X射线）照射装有氘氚气体燃料的靶丸，使燃料进入高温高压状态而发生热核反应。惯性约束聚变对辐照均匀性和靶丸均匀性要求很高，低阶靶丸辐照不对称性和高阶靶丸结构不对称性会导致聚变热斑在压缩过程中发生定向运动，这种定向运动会降低能量耦合效率，影响内爆性能。
热斑定向运动速度测量的主要方式是中子飞行时间诊断，聚变实验中的中子飞行时间诊断一般是通过记录聚变实验中产生的中子束流信号波形，获得中子飞行时间谱和中子能谱，并依此分析得到包括热斑定向运动速度在内的诸多物理量。
中子信号波形的记录主要面临两大难题。一方面，核聚变诊断中对于时间精度的需求很高，达到几十ps以内，并且将来会一直向更高精度发展；并且，目前中子探测器的响应可以达到几百ps量级，光电转换器件MCP-PMT的响应脉宽可达200ps。这使得波形数字化电路需要具有数Gsps以上的采样率确保采集到完整的信号波形，同时具有数GHz以上的带宽以保证信号完整性。
另一方面，中子波形的波形结构由初级中子、下散射中子等不同来源、不同能量的各种中子构成，它们在幅度上的差别可以达到数十倍甚至数百倍。这要求电子学在单次实验中就够覆盖极大的信号动态范围。
本文针对聚变实验中子飞行时间诊断对于读出电子学的高速、大动态范围要求，设计具有阶梯式超宽量程的高速波形数字化电子学。本文基于采样率达10GSPS、分辨率达12bit、模拟输入带宽达8GHz的商用ADC芯片设计多通道高速波形数字化电路，并配合其设计高速信号扇出电路，通过将探测器信号分为多路扇出，并在每路扇出信号路径设置衰减倍数呈阶梯分布的衰减电路，使得信号输入动态范围达到10000倍以上。其中，10GSPS双通道高速波形数字化电子学原型已经在100kJ激光装置的束流实验中运行并完整记录了中子探测器和伽马探测器信号信号波形。

崔恩哲1, 2，罗思远1, 2，赵书号1,2，廖旋1, 2，郭文丰1,2，王晓冬1, 2*
1南华大学核科学技术学院，湖南衡阳,421001
2先进核能技术设计与安全教育部重点实验室，湖南衡阳, 421001
钻井型缪子探测器利用宇宙线缪子强穿透能力实现地下密度异常探测，在深部资源勘查、矿体识别及地质结构成像中具有良好应用前景。硅光电倍增管（SiPM）因其体积小、增益高、工作电压低且抗磁场能力强，适合用于井下紧凑型缪子探测器。然而，在钻井环境中，温度随深度和作业条件变化明显，SiPM击穿电压、增益、暗计数率及输出脉冲幅度均会随温度发生漂移，进而影响探测器能量阈值、计数稳定性和长期测量可靠性。针对上述问题，本研究拟设计一套基于钻井型缪子探测器的SiPM温度补偿系统。系统以温度实时监测为基础，通过温度传感器采集SiPM工作区温度，并结合SiPM偏置电压与温度之间的补偿关系，利用控制单元动态调节可编程高压模块输出，实现过电压稳定控制。系统硬件包括温度采集、偏置电压调节、信号读出接口及数据通信模块；软件部分完成温度采样、补偿计算、状态监测和参数记录。为适应井下探测应用需求，系统在结构上强调低功耗、小型化和长期稳定运行能力，并考虑温度梯度、空间受限和现场维护困难等工程条件。

通讯作者：王晓冬，南华大学核科学技术学院，18175871697，wangxd@usc.edu.cn