硅微条粒子探测器

本文介绍了硅微条粒子探测器的研究情况，侧重于器件的基本结构及其工作原理。     

硅微条探测器

硅微条探测器的位置分辨率可好于σ＝1．4μm，这是任何气体探测器和闪烁探测器很难作到的。主要介绍硅微条探测器的特点、结构、工作原理及其在近年来的发展和在高能物理、核医学等领域应用概况。     

硅多条探测器性能测试

介绍了对一种由近代物理研究所和北京大学联合研制的硅多条探测器性能测试的结果。具体测试内容包括：探测器的能量分辨率、Al面厚度以及探测器各条间的cross-talk(相互影响)。同时,也对进口的Canberra有确定标称的硅多条探测器做了类似的测试,并进行了性能对比。     

采用GPIB总线的硅微条探测器数据采集系统

硅微条探测器具有高位置分辨性能，但数据的采集十分复杂。采用符合ＮＩＭ标准的ＧＰＩＢ总线数据采集系统具有价格低，便于扩展，开发简单等优点，实现了硅微条探测器的数据采集和传送，获取了输出幅度谱，ＧＰＩＢ数据传递速度为２０ＫＢ／ｓ。     

CR—39探测器的α粒子径迹研究

研究了以KOH作蚀刻液、恒温60℃蚀刻时CR-39探测器的α粒子径迹情况。实验表明,α能量越低则径迹显现时间越短;能量低至70keV时,CR-39就不能显出径迹。径迹直径随蚀刻时间延长而增大。能量1—4MeV时径迹随能量变化较快;超过4MeV时,这一变化逐渐减小。当α粒子的入射角大于40°时,实际角度和根据径迹参数而求得的角度非常一致;而小于此角时,两者相差较大。     

双面硅条探测器的研制与测试

研制了双面硅条探测器。探测器灵敏面积为48mm×48mm,厚约300μm,结面和欧姆面的硅条互相垂直,均由相互平行、宽度相等的48条组成,每条宽0.9mm、间距0.1mm。对其电气特性(耗尽偏压、反向漏电流、条间电阻)和探测特性(上升时间、能量分辨、条间串扰)进行了测试。在偏压为-15V时,各条平均反向漏电流小于10nA。对于从结面入射的5.157 MeV的α粒子,前放信号上升时间约45ns,结面各条的能量分辨率约0.6%~0.7%,基本无条间串扰;欧姆面各条能量分辨率较差,存在条间串扰。     

硅条探测器前端ASIC芯片测试系统电路设计

介绍一种前端读出专用集成电路(ASIC,Application-Specific Integrated Circuit)芯片性能测试系统的电路设计与实现.该ASIC芯片可用于构成硅微条探测器、硅条、Si(Li)和CsI探测器的前端读出电子学系统.本文详细描述了测试系统的构成,主要电路设计,系统应用以及部分测试结果,并简要介绍了被测ASIC芯片的电路结构.     

束流漂移对硅条探测器阵列测量的影响

为研究束流漂移对结构紧凑、覆盖立体角较大的硅条探测器阵列测量的影响,利用蒙特卡罗方法,模拟了不同方向、不同大小的束流漂移对熔合蒸发残余核α衰变和卢瑟福散射角分布的影响,表明束流漂移距离小于3.0 mm时,探测器阵列的对称性能将计数误差控制在10%以下。开展了25 MeV和40 MeV ⁶Li+²⁰⁹Bi体系的实验测量,利用监视器数据研究了束流漂移的情况,结果表明,所有轮次的束流漂移均未超过3.0 mm。对束流漂移进行修正后,用3种不同的立体角刻度方法得到了弹性散射角分布,感兴趣的40 MeV数据与文献数据基本一致。     

硅多条探测器的研制

描述了用微电子工艺技术成功研制硅多条探测器的制备工艺技术及测试结果。这种探测器的灵敏面积为50mm×20mm。P掺杂面被等分成相互平行的,长度为20mm,宽度为3mm的16硅条,相邻条之间的间距为140μm。当探测器工作在全耗尽偏压下,每一条的反向漏电流的典型值<2nA。对239Pu α粒子的能量分辨为0.5％~0.9％,相邻条之间的相互影响(crosstalk)为4％~8％。     

Si-PIN硅条带探测器的电子学测试

采用电子学等效方法对所研制的Si-PIN条带探测器的基本性能进行测试。Si-PIN条带探测器是在—个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。介绍了对Si-PIN条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的串扰问题。     

硅像素探测器读出芯片的设计

针对应用在高能物理实验的硅像素探测器,设计了一种基于时间过阈技术的像素阵列读出芯片。芯片采用商用的130 nm CMOS工艺进行流片,共有30×10个像素单元,像素单元的面积为50 μm×250 μm。测试结果表明,像素单元电路的等效噪声电荷低于100e^-,积分非线性优于4.2%,基本实现了设计的功能。     

外延硅dE／dX探测器的研制

本文介绍了厚度为５．２－６．０、１０－１３、１９μｍ，有效面积为２８－１５４ｍｍ＾２的外延硅ｄＥ／ｄＸ探测器的研制工艺，主要用途，测试结果（对９．８７ＭｅＶ α粒子的能损△Ｅ的分辨率为５６－１２８ｋｅＶ）和在核物理实验中的应用。     

基于自研ASIC芯片HEPS中硅微条探测器读出电子学原型系统设计与测试

时间分辨X射线粉末衍射技术是探测物质晶体结构及其演变的重要手段。单光子计数型硅微条探测器因其灵敏度高和死时间低,在高能同步辐射光源(HEPS)的X射线粉末衍射实验中发挥着重要作用。研制适用于单光子计数型一维硅微条探测器的专用ASIC读出芯片(SSDROC)及其读出电子学系统,并采用一种新标定方法解决了SSDROC各通道对同一输入输出响应不一致的问题,该方法可显著提高各通道数据一致性并减小衍射实验数据的统计误差。探测器完成各项性能测试,结果表明整体系统线性优秀、能量分辨能力强、噪声低以及计数率高,为将来大覆盖角度一维硅微条探测器系统研制奠定坚实基础。     

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。     

硅多条两维位置灵敏探测器的研制

描述了用平面工艺技术研制基于硅多条的两维位置灵敏探测器的制备工艺技术及性能测试初步结果.这种探测器的灵敏面积为50 mm×50 mm.P掺杂面被等分成相互平行的长度为50mm,宽度为3mm的16条,相邻条之间的间隔为100μm.硅条P掺杂层是一层均匀分布的电阻层,利用电荷分除法,可以得到入射粒子在该条上的位置(Y位置).当探测器工作在全耗尽偏压下时,大部分单条的反向漏电流＜30nA.对239Pu α粒子得到能量分辨率＜2.5%,位置分辨＜0.5 mm.     

BESIII硅像素探测器寻迹方法的初步研究

随着BESIII漂移室运行时间的增加,其老化问题日趋严重,各种升级替换方案也在研究过程中。论文对替换方案之一的硅像素探测器(SPT)的基本结构、探测原理和初步模拟工作进行了介绍。阐述了硅像素探测器的径迹重建算法的原理、算法的设计和开发。最后使用不同动量的单粒子径迹模拟事例对算法进行调试,并对匹配效率、重建性能和探测器物质量对算法的影响进行了检验和分析。     

位置灵敏微条气体室

本文介绍了位置灵敏气体探测器的最新发展，讨论了影响探测器性能的各种因素，然后把微条探测器与多丝室作了比较。     

硅多条阵列探测器多路电荷灵敏前置放大器研制

本文简要介绍了应用于阵列探测器特别是硅多条阵列探测器的高密度多路前置放大器和前端电子学的发展现状、工作原理、设计要求和设计思路.同时,介绍了一套新开发的用于硅多条探测器中的48路电荷灵敏前置放大器的电路设计和实际测量结果,它具有低成本、高密度、好于1%的能量分辨和良好的长期稳定性.     

硅条形探测器条间距优化的模拟研究

由于硅条形粒子探测器目前广泛应用于高能物理、物品检测和核医学成像等方面,其形状参数对工作特性的影响也愈发引人关注。采用半导体器件的仿真软件Sentaurus TCAD模拟研究了给定探测条宽度的硅条形探测器相邻探测条的间距变量对探测器工作性能的影响,其模拟结果表明较小的间距可以减小体内电场强度和体内漏电流,有助于提高探测器的电学性能。