集成芯片硅微条探测器电子读出系统设计

设计了基于VATA460.3专用集成芯片(ASIC)的多通道、低功耗带触发硅微条探测器读出系统,该系统实现了共32路粒子入射信息读出。测试结果表明:该系统各通道基线稳定,等效噪声水平均低于0.17 fC,动态范围可达90 fC。

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。

机器学习法优化硅微条探测器电荷重建

为了消除硅微条探测器的电荷响应对入射位置和入射方向的依赖,提高电荷分辨能力,使用OPTICS、高斯混合与主成分分析三种机器学习算法协同完成了电荷重建,并与经典方法进行对比。结果表明,相较于经典方法,基于机器学习重建的电荷谱峰谷比更大、电荷分辨更小,重建效果更好。

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。

硅微条粒子探测器

本文主要介绍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。

新型p^(+)深层扩散结构p-in-n硅微条核辐射探测器

设计了一种新型的p+深层扩散结构p-in-n硅微条核辐射探测器,介绍了该探测器的结构、工艺及性能测试结果.探测器为灵敏面积10 mm×10 mm的单面60条探测器,p+注入条宽64μm,栅宽96μm,p+注入条中心下方的p+深层扩散区宽10μm.测试内容包括该探测器的电学特性(反向漏电流、耗尽电压、条间电容、条间电阻)和探测特性(能量分辨、条间串扰).该探测器在45 V全耗尽偏压下,各条的反向漏电流均小于1.3 nA.探测器对241Amα粒子的能量分辨率约为2.6%,相邻条之间的串扰率约为4%.

双面二维硅微条探测器的沾污失效分析及修复

硅微条探测器通过微电子工艺制作,易因沾污导致性能下降甚至失效;裸露的键合引线,也易因机械力形成隐性或显性失效。对上述现象的研究可用于修复、维护探测器并在设计和工艺流程中改进其性能。本文通过光学、电气手段分析其结构和制作工艺流程,根据沾污性质在不同条件下清洗探测器,中测后根据芯片图形、封装方式和电气要求修复探测器,最后采用同位素α能谱测试修复效果。对一块沾污后失效(无法加载偏压)的硅微条清洗后在大气环境,N面接地,P面加载负偏压条件下进行了测试,结果显示:170 V全耗尽,平均漏电流2.94μA,5.486 MeV的α峰能量分辨率约1.28%。失效键合所在条的另一面各条能谱观测到假峰,键合修复后消除。因沾污失效的硅微条探测器经过合适的清洗、修复,部分可以恢复性能,但清洗对表面和结构有损伤,须谨慎。另外,键合失效后,因信号不能引出导致的电荷积累会通过电容效应影响其它灵敏区。文章提示,探测器应存放于洁净,恒温,低湿度,避光,避强电磁干扰的环境,以提高能量和位置分辨率,并增加工作稳定性,延长使用寿命。

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。

硅微条探测器性能的Monte-Carlo模拟

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ计算机模拟技术，对拟用于北京Ｔａｕ－Ｃｈａｒｍ工厂前端探测系统的硅微条探测器的物理性能进行了探讨；

新型硅微条等探测器的发展及应用

最近几年,新型半导体探测器如硅微条,pixel,CCD,硅漂移室等的发展很快,在高能物理和天体物理实验中广泛应用,作为顶点及径迹探测器,它们的位置分辨率非常高,硅微条探测器的位置分辨能力目前可达到好于1.4μm,这是任何气体探测器和闪烁探测器很难达到的。主要介绍这些新型半导体探测器的结构、原理及其在高能物理、天体物理、核医学等领域的应用。

硅微条探测器X射线成像研究

本文描述了在硅微条探测器动态性能研究基础上,将硅微条探测器用于 X 射线成像的研究工作。硅微条探测器的条距为200μm。完成了64路读出电路、64路甄别器阵列、64路多通道计数器的研制,实现了成像数据的采集,建立了硅微条探测器成像应用研究的实验装置。在此基础上,得到了一维成像图像,并提出了用一维扫描的方法,在一维硅微条探测器条件下,实现了二维成像的设想,得到了满意的图像结果,这个设想的实现具有重要的实用价值。

用于空间天文的硅微条探测器原型样机研制

γ射线的天文观测是目前天文观测的前沿课题,通过观测高能γ射线的能谱和空间分布,可以研究宇宙中暗物质的分布及其物理特性。在众多γ射线探测器中,硅微条探测器具有很高的位置分辨率和能量分辨率,并且可以拼接组成大探测面,非常适合探测粒子的径迹和能量。为了解决硅微条探测器的关键技术,包括探测器微组装、前端读出电子学、数据采集电路,实验室自主研制了探测器样机并进行一系列测试。该样机的384个通道在0～180f C的输入动态范围内具有很好的线性(积分非线性小于5%),同时具有很低的噪声(等效输入噪声电荷小于0.16 fC)。样机的宇宙线能谱曲线可以清晰分辨出最小电离粒子的峰位约2.8 fC,并且可以用朗道卷积高斯函数精确拟合。

硅辐射探测器的研究进展

随着半导体技术的不断创新,硅辐射探测器制备技术也在日益更新、不断发展。概述了常见的带电粒子、X(γ)射线硅辐射探测器的发展状况,并对不同种类的硅辐射探测器的工作原理和功能特性进行了简述,以期为硅辐射探测器的新应用和新型半导体辐射探测器的研制提供思路。

阵列探测器L1触发系统加法电路优化设计

针对兰州重离子加速器外靶终端硅微条阵列探测器L1触发系统,设计了一个基于Xilinx7系列FPGA芯片的改进加法逻辑电路,利用快速进位链结构,对加法电路模块进行优化。对优化后加法电路结构和同类传统加法电路比较,并对逻辑时延进行和结构性能建模分析。仿真和测试结果表明:优化后模块逻辑时延3 ns左右,相比传统加法逻辑,系统死时间低,有效采集事例率高,能够满足L1触发系统的要求。

新型半导体探测器发展和应用

新型半导体探测器如硅微条、Pixel、CCD、硅漂移室等,近些年发展很快,在高能物理和天体物理实验中作为顶点及径迹探测器应用很广。主要是它们的位置分辨率非常高,像硅微条探测器,目前可做到好于1.4μm,这是任何气体探测器和闪烁探测器很难做到的。主要介绍这些新型半导体探测器的结构、原理、及其发展在高能物理、天体物理、核医学等领域应用。

几种新型半导体探测器及应用

最近几年,新型半导体探测器如电致冷半导体探测器、硅微条、微结构半导体中子探测器等在核物理领域发展很快,应用范围很广。该文介绍了电致冷半导体探测器、硅微条、微结构半导体中子探测器等新型半导体探测器的结构、原理及优点,简要阐述了其发展现状和应用前景,还举例说明了这几种新型半导体探测器在核医学、高能物理等领域的应用。

三种新型半导体探测器的应用进展研究

介绍了3种常见的新型半导体探测器,即硅微条探测器、电制冷半导体探测器和微结构半导体中子探测器,对这3种探测器的工作原理及应用优势等进行了分析。

基于ASIC芯片的硅微条阵列探测器多通道前端电子学模块设计

描述了为兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验系统硅微条阵列探测器而设计的前端电子学模块。该模块采用专用ASIC芯片,可以处理96路能量信号。对前端电子学模块的性能进行了测试,结果表明,该模块在0.1～0.7 V范围内的积分非线性好于0.3%;其电子学分辨好于0.45%,最大串扰小于10%;通道一致性测试结果好于1.3%;在室温下连续工作24 h后,零点峰位最大漂移为1.48 m V。

硅微机械与光纤组合式列阵传感器

本文提出了一种新颖的硅微机械与光纤组合式列阵传感器，它的主要结构部分是通过半导体微细加工技术在硅片上得到的。文中介绍了这种传感器的结构，工作原理及研制工艺，讨论分析了影响传感器灵敏度的主要因素。研制的硅微机械与光纤组合式列阵传感器初步应用于声光探测的实验系统中，获得了较满意的结果。