基于APV25芯片的GEM探测器读出电子学系统的测试与改进

气体电子倍增器(GEM)是目前最具发展前景的位置灵敏气体探测器。其新一代读出电子学系统包括APV25前端卡、多用途数字转换器(MPD)、VME控制器及基于Linux的采集软件DAQ。本工作完成了读出系统的调试,获得了系统在40MHz和20MHz工作频率下的理想数据。在长时间测试中,系统运行稳定。通过对软件配置的优化和对硬件的改进,降低了噪声水平,提高了信噪比。

基于APV25多通道读出电子学系统设计

介绍了基于APV25芯片的多通道读出电子学系统的设计方法,利用ASIC芯片与可扩展读出系统相结合,实现多通道信号的处理。在该系统中,基于PXI机箱的单个读出板可实现2048路信号的读出及处理,并具有集成度高、低功耗、可扩展等优点。电子学测试结果表明,本系统电荷输入线性动态范围为0-12 fC,APV25等效输入噪声408e,可适应大型物理实验微结构气体探测器、硅像素探测器等探测器的读出需求。

基于Spartan-6的微结构探测器APV25数字化系统设计

为满足微结构气体探测器多通道信号高速读出的需求,文章基于现场可编程门阵列(FPGA)Spartan-6设计了128通道前置放大芯片APV25的数字化系统。该系统中,APV25输出的串行模拟信号经模/数转换芯片ADS5242进行模/数转换,由Spartan-6接收、解串、缓冲和打包后,经千兆以太网传送至计算机进行存储和分析。经测试,该系统可实现APV25的最大采样速率280 k Hz,基线噪声低至716 e-。输入电荷量低于75 000 e-时,电荷响应线性良好。由于APV25的抗辐射特性,该系统有望用于空间多通道辐射探测系统。

基于Qt框架的APV25数据采集系统研究

Qt框架是基于C++的跨平台可视化编程框架.本文采用APV25电子学前端卡、APVDS电子学数字化后端板和基于Qt框架的数据采集软件,开发了具有高通道数、高性能和高集成度的数据采集系统.该系统可跨平台使用并显示实时采样波形.数据采集系统最多可使用16块APV25前端卡、4个APVDS,通过千兆以太网经交换机与计算机连接.通过测试,该系统可在1024通道下工作并实时显示采样波形,传输速率可达715 Mb/s,且测试中系统能以1.70 kHz的触发率在单次触发连续采样31个点模式下稳定工作.与原系统相比,显著提高了通道数量,简化了系统操作,提高了测量的效率与稳定性.采集系统未来可扩展通道数量为2048,适用于大面积微结构气体探测器实验.

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10cm×10cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。

微结构气体探测器多通道高速读出系统研制

本文设计并实测了用于多通道微结构气体探测器信号读出的512通道电子学系统。该系统以Spartan-6FPGA作为控制和数据处理核心,使用4通道ADC芯片对4片APV25芯片的输出信号进行同步模数转换,经千兆以太网发送命令和传输数据,计算机端则以双线程分别接收和发送数据。实测输入电容低于200pF时,系统噪声低于2 000e,有效电荷输入范围为±20fC,12fC以下时线性良好。经长时间测试,系统稳定可靠,千兆网数据传输速率可达940 Mb/s。单片APV25工作时,连续触发率可达APV25上限285kHz,4片时则为134kHz。在实际应用于GEM探测器α射线成像实验中取得了较好的成像结果。

10cm×10cm Bulk Micromegas探测器的研制

Bulk Micromegas探测器是一种新型微结构气体探测器.利用光蚀刻技术制作了有效面积为10cm×10cm的多通道Bulk Micromegas探测器.对探测器的各通道进行了电容测试,显示探测器具有较好的均匀性.在Ar+10%CO2气体中,使用55Fe放射源和自主研制的基于APV25前端卡的数字化电子学,对制作的有效面积为10cm×10cm的探测器进行了测试,其结果显示探测器性能良好,能得到清晰的二维事件分布图.该探测器目前全部工艺国产化,并能进行批量生产,成品率接近100%.