分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-04-19
摘要: 为满足高能物理实验对基本粒子检测和分析的需求,现代像素探测器研发日益趋向追求低功耗、高分辨率、高读出效率的性能要求。本文研究了一款名为IMPix-N1的硅像素探测器数模混合读出芯片,像素阵列由16行×16列像素单元构成,每个像素单元面积为100μm×100μm,像素阵列部分以1行×8列的像素单元为一个超级像素,其具有共同的逻辑电路进行控制。芯片具有像素配置模式和三种像素地址读出方式的工作模式,实现了对击中粒子时间、能量及位置信息的测量、存储及读出。时间数字转换电路(TDC)可以同时测量和记录粒子的到达时间 TOA 和过阈时间 TOT,时间测量精度为5ns。IMPix-N1适用于要求高时间、空间分辨率以及快速数据获取能力的粒子探测实验。在TSMC 180 nm工艺下,芯片整体使用digital-on-top的方法进行设计。本设计对像素单元数字电路、超级像素控制电路和外围数字电路进行仿真验证,前后仿真结果一致,满足设计要求。
分类: 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间: 2024-04-08
摘要: 中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)的超导直线段运行在连续波模式下,4K液氦压强波动导致超导腔体产生形变而失谐是影响低β腔稳定运行的重要因素。针对半波长超导谐振腔受氦压波动影响而运行不稳定的问题,以CiADS超导直线段β=0.19的半波长超导谐振腔(HWR019)为例,采用数值模拟的方法对液氦压强波动与该腔的频率变化规律进行仿真研究。通过对腔液氦接触区域、腔体的壁厚、液氦冷却流道的形状与腔体氦压敏感系数(KPrees)之间的关系进行计算分析,实现了将HWR019超导腔KPress值降为接近0的目的;同时通过对腔体进行热力学计算,提供了相应的强化传热方案,有效地降低了超导腔在运行过程中的最高温度,保证了CiADS装置对超导腔稳定运行的需求,其分析优化方法对同类型的低β超导腔也具有借鉴意义。
分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2024-01-22
摘要: 本文在UMC55nm CMOS工艺下,实现了一款10GHz高速输出、低功耗的高性能电荷泵锁相环设计,可以为粒子物理实验中数据传输系统提供高频差分时钟脉冲。设计了一种双支路通路电荷泵,通过引入运算放大器、虚拟管等措施抑制非理想因素对电路造成的影响。设计了高速、低功耗的64分频电路将锁相环输出的10 GHz差分时钟转化成156.25MHz的单端时钟。设计了采用了互补交叉耦合结构的LC压控振荡器,使其在快速起振的同时又具有较小的相位噪声。仿真结果表明,在经典工艺角下VCO在1MHz频偏处的相位噪声为-104.14dBc/Hz。PLL在500ns完成锁定,功耗22.34mW,峰峰值抖动为6.59ps。
分类: 物理学 >> 核物理学 提交时间: 2023-11-03
摘要: 重锕系核弹靶组合的多核子转移反应可能是产生丰中子超重核的重要突破口,因此设计建造适用于多核子转移反应的丰中子超重核研究的原理性谱仪不仅可以为探索超重核稳定岛奠定技术、方法和装置基础,而且对研究多核子转移反应机制有重要意义。丰中子超重核研究原理性谱仪中的气体单元需要持续不断的高纯度氦气,以停阻多核子转移反应产物并将降能后的离子引出到后续的实验装置。论文主要介绍新研制的丰中子超重核研究原理性谱仪的气体单元低温纯化系统,此系统主要为谱仪提供可循环的高纯度氦气。经实验测定,低温纯化系统可以将99%的氦气纯化到99.999%以上,结合化学纯化单元,纯化后的氦气满足气体单元对高纯度氦气的需求。