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。

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。

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。

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。

HIRFL-CSR外靶终端上硅微条探测器阵列的搭建

硅徽条探测器因具有很强的位置分辨率与能量分辨率而在世界各大核物理实验室得到广泛应用。中国科学院近代物理研究所研制了性能优越、位置精度达到0．5mm×0．5mm的双面硅微条探测器，用于HIRFL—CSR的外靶实验终端谱仪（ETF）上，用作径迹测量以及AE-E望远镜系统△E的探测。硅微条探测器体积小、集成度高，利用柔性印刷电路板（FPCB）引出信号，配合ASIC芯片的前端电路，能够方便地给出每一条的能量信息和位置信息。在此详细阐述了在HIRFL—CSR的ETF上双面硅微条探测器阵列的搭建，并测量了放射源在真空中探测单元的能量分辨本领。结果表明，该硅条探测器的每个探测单元对5～9MeV能量的α粒子的能量分辨率在1％左右。

兰州充气谱仪的焦平面探测系统

在兰州充气谱仪上,设计安装了一套新的焦平面探测系统,该系统包括飞行时间(TOF)探测器、盒型硅(Si-box)探测器阵列和反符合(Veto)探测器3部分。Si-box探测器阵列是由3块位置灵敏硅探测器(PSSD)和8块周边硅探测器(SSD)构成,它对注入核的α衰变的探测效率达到80%左右。Si-box探测器阵列与TOF探测器关联可以有效区分注入信号和α衰变信号。Veto探测器与Si-box探测器阵列和TOF探测器关联可以反符合掉高能轻粒子对注入信号和α衰变信号的干扰。简要介绍了PSSD的能量和位置刻度方法。这套探测器系统已经应用于40Ca+175Lu和40Ca+169Tm的实验。实验结果表明,该探测器系统具备很好的本底抑制能力,能够给出干净的α衰变能谱,结合能量-时间-位置关联测量方法可以实现对单原子的探测和鉴别,总体上达到了预期的设计要求。

β衰变与同位旋对称性破缺

研究同位旋对称性破缺对于深入理解核力与核结构有着重要意义.我们在兰州重离子加速器国家实验室放射性束流线终端采用双面硅条与高纯锗组成强大的探测器阵列,精确测量sd壳质子滴线附近原子核β衰变性质,然后与其镜像核的衰变性质进行对比,系统性研究轻核区同位旋对称性破缺现象.