基于峰值保持电路的GEM探测器前端读出ASIC设计

介绍了一种用于多层GEM探测器的低噪声前端读出ASIC芯片.针对GEM探测器输出信号特点,设计了电荷灵敏放大器、整形电路和峰值保持电路,并对其噪声、成形时间等设计指标参数进行了分析.     

基于FELIX的微结构气体探测器读出电子学系统设计

微结构气体探测器因其精度高、面积大等优点,在粒子物理实验中得到了非常广泛的应用。微结构气体探测器的未来应用将面临ASIC种类多、通道数多、数据量大等问题,给读出电子学系统的设计带来了很大的挑战,已成为微结构气体探测器进一步发展应用的瓶颈。FELIX系统具有数据带宽大、通道数多等特点,可很好解决这一问题。基于FELIX的电子学系统由完成探测器信号数字化的前端电子学模块、完成数据汇总的GBT模块、完成数据读出的FELIX系统、完成数据处理的数据处理终端组成,可完成10 240路半数字通道读出或4 096路模拟通道读出。该系统与Micromegas探测器一起实现宇宙线径迹探测,验证了该系统的通用性和兼容性,为微结构气体探测器的应用需求提供了一个通用的解决方案。     

基于FELIX的微结构气体探测器读出电子学系统设计

微结构气体探测器因其精度高、面积大等优点，在粒子物理实验中得到了非常广泛的应用。微结构气体探测器的未来应用将面临ASIC种类多、通道数多、数据量大等问题，给读出电子学系统的设计带来了很大的挑战，已成为微结构气体探测器进一步发展应用的瓶颈。FELIX系统具有数据带宽大、通道数多等特点，可很好解决这一问题。基于FELIX的电子学系统由完成探测器信号数字化的前端电子学模块、完成数据汇总的GBT模块、完成数据读出的FELIX系统、完成数据处理的数据处理终端组成，可完成10 240路半数字通道读出或4 096路模拟通道读出。该系统与Micromegas探测器一起实现宇宙线径迹探测，验证了该系统的通用性和兼容性，为微结构气体探测器的应用需求提供了一个通用的解决方案。     

一种新型的具有稀疏化功能的半导体辐射探测器读出电路

提出了一种适用于半导体辐射探测器的全集成CMOS读出电路,该电路结合自触发方式,采用新型的稀疏化方法.当一个通道占用公共输出级时,其它通道的触发信号被延迟后再读出,从而减小了时间死区,降低误码率.除了这种稀疏化读出模式,电路还允许顺序读出,只要有一个通道触发,就依次读出所有通道的模拟电压和数字地址.该读出电路包括电荷灵敏放大器、脉冲成形器、峰值保持电路和数字控制部分,基于0.5μm DPTM CMOS工艺设计.一个四通道的试验芯片已交付加工.后仿真结果表明,正向工作时,该电路增益为79.3mV/fC,功耗为每通道4mW,线性度为99.92%.理论分析计算得出16通道,每通道粒子速率100k/s条件下,本文提出的稀疏化读出方法误码率约为2.5%,比常用的扫描方式降低了37%左右.     

基于连续晶体PET探测器模块电子学设计

和传统的基于分割晶体PET探测器相比,基于连续晶体的PET探测器具有设计结构简单、能量分辨率高、探测器效率高以及低造价等优点,近年来得到广泛的研究。基于连续晶体PET探测器的最大难点是要用探测器获得闪烁光分布,进而通过作用点定位算法计算γ光子的作用位置。探测器模块电子学需要读出和获取闪烁光的分布,因而电子学变得相对复杂。论文针对自行建立的基于连续LYSO晶体和神经网络定位算法的PET探测器模块的信号读出和数据获取的要求,设计和实现了64通道数据读出和获取电子学系统。该系统采用8片8通道、50 Mbps、串行输出、12 bit ADC对每个通道进行数字化,从海量的核事例中遴选出有效的核事例,在FPGA内实现数据打包、定时符合、基线恢复等功能。经过测试,电路各通道噪声低,增益一致性好。整个电子学系统结构紧凑、性能优良,适合基于连续晶体PET探测器的相关实验研究和应用研究。     

16通道GEM探测器前端读出ASIC的设计

介绍了用于GEM(Gas Electron Multiplier)探测器读出的ASIC芯片GEMROC(GEM ReadoutChip)的设计.该芯片采用Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺,单片集成16个读出通道,每个通道包括电荷灵敏前放(CSA)、CR-(RC)2成形电路和驱动电路.增益和成形时...     

基于AGET芯片的MPGD探测器前端电子学设计

本文介绍了一种基于AGET芯片的微结构气体探测器前端电子学系统。该系统采用模块化结构,单个模块具有4片AGET芯片,可同时接收256路探测器信号;通过多个模块并行工作,可处理更大规模的探测器通道。该系统具有多通道、高集成度、低噪声和可扩展等优点,可适应微结构气体探测器等的读出需求。经电子学测试,该系统在不同动态范围,不同达峰时间的积分非线性均小于2%,等效噪声电荷小于1 700 e。     

GRM复合晶体探测器读出系统设计

针对SVOM卫星中的γ暴监视仪的叠成闪烁体探测器,设计了一套混合信号读出系统,用于获取GRM复合晶体探测器输出电压脉冲幅度与信号宽度,并根据脉冲的宽度对信号进行甄别分类。在系统设计中采用FPGA对系统进行时序控制,使用高速峰值保持电路对复合晶体输出信号进行峰值保持,利用RS232数据接口完成测试系统与PC机的数据交换。测试结果表明,本工作所设计的系统可稳定可靠地实现对复合晶体输出信号的获取与甄别分类。     

用于GEM探测器的电容积分式读出芯片的研究

介绍了GEM探测器阵列结构的一种读出方案,重点介绍了该读出方案中开关阵列芯片的设计.主要内容包括PAD前端读出电子学结构,开关电容阵列结构工作原理,开关阵列芯片设计,文章的最后给出了芯片测试结果.该10通道开关电容阵列芯片可以扩展为更多的通道,以满足更大规模的GEM探测器的阵列方式读出需要.     

中能重离子在位置灵敏CsI(Tl)探测器中能损与光输出响应的关系

描述了一种双维位置灵敏CsI(Tl)探测器的结构及其读出系统,用中能次级束研究其能损与光输出关系。使用Bρ+(ΔE-TOF)方法鉴别次级束,刻度了CsI(Tl)探测器位置信号的线性,并用其光输出与入射粒子的A、Z关系刻度其能量。结果表明,CsI(Tl)探测器输出信号的ADC读出与QDC读出(即其光输出)有很好的线性关系。     

中能重离子在位置灵敏CsI(T1)探测器中能损与光输出响应的关系

描述了一种双维位置灵敏CsI(T1)探测器的结构及其读出系统,用中能次级束研究其能损与光输出关系.使用Bp+(△E-TOF)方法鉴别次级束,刻度了CsI(T1)探测器位置信号的线性,并用其光输出与入射粒子的A、Z关系刻度其能量.结果表明,CsI(T1)探测器输出信号的ADC读出与QDC读出(即其光输出)有很好的线性关系.     

大面积GEM中子探测器高计数率读出电子学系统研制

研制并测试了GEM中子探测器的512通道高计数读出电子学系统,以满足中国散裂中子源高效率、高分辨、高通量二维位置灵敏中子探测器的需求。系统以Kintex-7 FPGA作为系统控制和数据分析的核心,使用8块AS20Board前端芯片对灵敏面积为200 mm×200 mm的探测器的两个维度的信号进行读出,读出通道为256×256。读出数据经FPGA分析后通过千兆以太网传输至计算机显示。计算机可通过千兆以太网发送配置指令对前端采样电路和FPGA算法进行配置。系统与探测器组装后在中子束流实验中测得系统最高瞬时计数率为(1.2±0.1)×10~6 s~(-1),系统运行稳定,受噪声干扰小。     

双面硅条探测器读出系统设计

双面硅条探测器(DSSD)用于实现中国电磁监测试验卫星高能粒子探测器载荷的望远镜系统。为了实现DSSD读出电子学低功耗、高集成度的要求,设计了一种基于ASIC VA64TA2的电子学读出系统,使用²⁴¹Am 5.486 MeV α源对DSSD读出系统进行了测试。DSSD探测器结面分辨率为1%~2%,欧姆面分辨率为3%~4%,达到了探测器额定性能。     

新型模拟SEL故障注入模块设计

单粒子锁定防护设备用于保证CMOS器件的正常工作,避免单粒子锁定效应(SEL,Single Event Latchup)带来的诸多危害。为了实现对SEL防护设备软件功能的验证,设计了一种新型模拟SEL故障注入和消除的模块。本文从硬件和软件两个方面阐述了对该模块的设计,通过增加CMOS器件电源输入端的电流,实现了SEL的模拟注入。使用VA140芯片SEL防护电路对该模块进行了检验、测试,测试的结果证明该模块可以实现SEL模拟注入,从而对SEL防护设备的软件功能进行验证。最后,该模块被成功用于硅阵列探测器的电子学读出系统软件中单粒子防护部分的功能测试,从另一个侧面说明了该模块的应用。     

GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计

本文简要介绍了GEM探测器读出电子学ADC采样系统设计与测试。该系统包括模数变换模块、数据汇总模块和后端数据接收模块三部分。本文详细介绍了模数变换模块硬件电路设计、FPGA逻辑设计、光纤数据传输设计以及ADC采样芯片的测试方法。经过测试,该系统实现了8通道数据实时采集、传输、存储及显示功能。     

用于CBM-TOF超级模块探测器质量控制的分布式数据读出方法

高压缩重子物质(Compressed Baryonic Matter,CBM)实验装置飞行时间谱仪利用由多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探测器构建的超级模块实现高密度、高精度的粒子飞行时间测量,该超级模块可支持高达320通道的高精度时间测量能力,数据率高达6 Gbit·s~(-1)。为实现超级模块探测器的性能评估,提出一种基于千兆以太网的分布式数据读出方法,利用片上系统技术实现读出节点的千兆网络传输能力。测试结果表明,针对单条数据传输路径,原型读出模块在全链路情况下,能实现约467 Mbit·s-1的综合数据传输速率。读出方案中事例组装、命令发送、状态显示等功能均运行正常。     

用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计

介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学（FEE）的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路（ASIC）芯片和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统（DAQ）。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。     

一种前端ASIC芯片测试系统的设计与实现

介绍了一种专用集成电路芯片性能测试系统的设计与实现,该芯片适用于构建硅探测器前端读出电子学.描述了测试系统主要硬件电路设计,基于CPLD的快读出控制时序发生模块的实现,利用并口线来模拟I2C总线的方法,系统的调试和主要性能的分析.     

基于APD阵列的PET探测器模块电子学

APD阵列γ光子探测器的诸多优点使多特别适用于PET成像技术，根据APD器件本身的特点以及PET系统对探测器模块信号读出的要求，在介绍APD实验模块前端电路的设计和性能测试以后，详细讨论了APD模块电子学的整体设计。     

基于GEM探测器的数字读出芯片研制

研制了一种适用于高能物理GEM探测器读出系统的数字芯片。芯片采用PAD读出方式,对GEM探测器的输出直接采样,对采样到的信号放大并成形,判断该输入是否超过由外部DAC设定的阈值,给出判断结果,并按照一个串行协议读出。芯片采用0.35μm/3.3 V CMOS工艺设计,后仿真结果显示芯片达到预期研制目标。