Conveners
10 - 探测器技术与电子学
- 荣 周 (四川大学)
在粒子物理与核物理领域中，快电子学技术被广泛应用于探测器前端电子系统的设计。为了满足千兆赫兹核脉冲信号采集的需求，根据高速采样电子学系统的结构，本研究基于快速电流型前放和超千兆赫兹波形采样构建的高速信号链电路，对探测器发光衰减信号的原始波形进行高速采样。采样数据通过串行接口送到FPGA，并利用FPGA强大的并行数字信号处理能力，在多条流水线上以千兆赫兹实时处理核脉冲信号，从而保证信号的滤波效果和高的脉冲通过率，以实现千兆赫兹核脉冲信号的实时成形。测试结果表明：电流型快放大器上升时间小于5纳秒；电流型数字脉冲信号分析器的模拟电路带宽大于200兆赫兹，波形数字化频率大于1000兆赫兹，实现了千兆赫兹核脉冲信号实时处理。
液体闪烁体是中微子探测实验中最常用的介质，精确重建液闪中事例的能量和位置对于粒子鉴别和提高信噪比等至关重要。我们利用马尔可夫链蒙特卡罗方法（MCMC）将光电子和顶点位置及时刻的后验分布采样进行链式对接，将波形分析和事例重建联合起来。这种联合重建方法能够更精确地估计光电子数和位置，从而显著提高能量分辨率。我们的方法已经在锦屏中微子实验的事例重建上取得了初步结果。通过采用这种重建方法，我们可以推动对中微子物理的理解，并提高未来实验的准确性。
探测器的响应模型对于事例重建非常重要。为了同时重建顶点的位置和能量，我们提出了响应模型"probe"，它能够解决光学传播过程的问题，并且获得“顶点-PMT对”对应的期望PE数。我们已经通过MC模拟发展出了成熟的点源probe并用于重建。后续我们希望发展光线probe，它更多地考虑了光学过程的具体细节，使用微分方程的数值解和机器学习的方法代替MC，从而更高效率地得到响应模型。
在国际直线对撞机的顶点探测器上，来自背景束的带电粒子在CMOS像素探测器中产生了大量的撞击。研究团队拟通过开发智能化CMOS像素探测器ASIC芯片，实现背景束命中的筛除，降低探测器系统的数据量。相较于传统的正方形像素布局，具备正六边形布局的CMOS像素探测器在时间分辨率、相邻像素数目、像素间距以及特征提取复杂度等方面具备优势。团队基于Allpix2工具，开展了多变量耦合下正六边形像素布局的带电粒子命中模拟。通过改变带电粒子的入射角度、传感器外延层厚度和像素几何结构中心距等参量，研究粒子命中的二维分布模型，为设计智能化CMOS像素传感器提供了数据积累和技术储备。
The Jinping Neutrino Experiment(JNE), conducted within the China Jinping Underground Laboratory, aim to detect and analyze of solar neutrinos, Earth neutrinos, and supernova neutrinos. JNE detector will be upgraded from 30 channels to 60 channels, which will increase the data bandwidth by one to two orders of magnitude and exceed the capacity of the current CAEN DAQ system. Additionally,...
