BESⅢ飞行时间电子学中的电荷测量

第三代北京谱仪飞行时间探测器读出电子学中的电荷测量电路采用非门控的电荷-时间转换,对经前放放大并差分输出的448路飞行时间探测器信号在180-5000 mV动态范围内进行电荷测量,误差<10 mV,用于消除时间游动效应,保证读时间测量误差好于25 ps.该电路具有简单、工作稳定的特点,适用大规模物理实验的多通道系统.     

BESⅢ TOF前端读出电子学模块测试控制及分析软件系统的设计

为配合BEPCⅡ(Beijing Electron Positron Collider,即北京正负电子对撞机)的改造,目前北京谱仪(Beijing Spectrometer,简称 BES)正在进行第三期升级改造工程,称为BESⅢ.改造后的BESⅢ将大幅度提高探测器性能.TOF(Time of Flight),即飞行时间计数器,是BESⅢ的重要子系统,其负责时间和电荷测量的前端电子学读出模块(Front End Eletronics Module,简称FEE)要求时间分辨率好于25ps,电荷分辨率好于10bit.为了对FEE模块的性能进行测试,保证工程进度和质量,一个完备的测试控制/分析系统的建立是十分必要的.文章将简要论述其中测试控制及分析软件的设计.     

BES Ⅲ飞行时间计数器前端电子学测试系统设计

BESⅢ的TOF前端电子学(Front End Electronic,FEE)共有488个通道,如何快速地测试所有的FEE通道是个亟待解决的问题.本文详细描述一个基于网络互联的虚拟仪器测试系统,利用该系统可以实现对TOFFEE进行测试,较快速地得出FEE的相关指标.     

北京谱仪(BES Ⅲ)飞行时间探测器中的前置放大器

本文以BESIII的TOF探测器中的前置放大器为主要内容,详细介绍了该前放的设计理念、结构特点、性能参数及测试实验等方面的内容。论文着重讨论了该前放高增益高带宽,差分输出的设计特点以及对放大器参数的测试实验和老化实验。     

TOF测量系统读出电子学时钟插件设计

介绍了中国科学院近代物理研究所反应显微成像谱仪和重离子加速器冷却储存环内靶实验中,测量粒子飞行时间读出电子学的时钟插件。两个时钟插件分别集成于3UPXI插件和6UPXI插件上,利用高精度的时钟源和时钟扇出芯片为飞行时间读出电子学系统提供高精度的系统时钟,其抖动分别小于11ps(RMS)和12ps(RMS),满足设计要求。     

乙醛电合成乙二醛的研究

采用电化学方法用乙醛合成了乙二醛。以DSA(dimensionally stable anodes)电极作阳极,铅电极做阴极,阳离子交换膜作电解液隔离膜,亚硝酸钠和氯化镁溶于乙醛水溶液配制的混合溶液作阳极电解液,盐酸溶液作阴极电解液。在电解电压为2.5 V,电解时间为3 h,超声波频率为40 kHz、功率为60 W,电解温度为25℃的条件下电解乙醛生成乙二醛,最大产率为14.4%。     

基于LED纳秒级脉冲的SiPM阵列监测电路

环形正负电子对撞机（CEPC）电磁量能器（ECAL）原型机的探测单元采用硅光电倍增管（SiPM）作为光电转换器件。由于SiPM具有温度依赖性强和响应速度快的特点,需监测电路产生与SiPM响应速度相匹配的脉冲光激发SiPM,对其增益和动态范围进行监测。本文根据模拟仿真结果,设计了基于双NMOS的驱动电路和相应的控制电路,该电路驱动发光二极管（LED）发射纳秒级窄脉冲光,且强度可调。利用光电倍增管（PMT）测得单路LED发光时域特性,脉冲时间宽度约为10 ns。在CEPC ECAL电子学联测中,SiPM监测电路正常工作,批量测得ECAL原型机中SiPM的增益指标,满足原型机的自检需求。     

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。     

PandaX-nT暗物质探测实验读出电子学预研系统的研制

PandaX-nT升级对电子学系统提出了诸多新的挑战,如更多的通道数、高速高精度的波形数字化、灵活的触发算法和更高的数据带宽要求等。本文介绍一种为未来PandaX-nT暗物质直接探测升级实验预研的读出电子学系统。该电子学系统主要由前置放大电路模块、波形数字化模块（FDM）、数据获取模块（DAQ）和时钟分发模块等组成。FDM集成8路14 bit@ 1 GS/s ADC,具有较高集成度,可实现对探测器信号波形数字化,并通过光纤与DAQ通信。DAQ可汇总多块FDM数据,实现全数字化的触发算法,并通过基于TCP协议的千兆以太网与计算机通信,保证了数据传输的可靠与稳定。目前已完成了整个读出电子学系统设计,并对整个电子学系统进行了功能验证,以及与探测器进行了初步的联合测试。整个电子学系统具有较高的可扩展性,并能实现更复杂的触发算法,能满足下一代升级的需求。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫（RICH）探测器作为超级陶粲装置（STCF）带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体（THGEM+Micromegas）混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷（ENC）小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。