检索结果-内蒙古大学图书馆

原子能科学技术 2024年第S02期58卷 475-491页

作者：刘树彬胡雪野封常青中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学物理学院安徽合肥230026 深空探测实验室安徽合肥230088

21世纪以来,随着科学技术的进步和对宇宙探索的不懈追求,我国成功发射了多颗空间科学卫星和深空探测载荷。在这些空间科学卫星或搭载的科学仪器中,核与粒子探测器发挥着至关重要的作用。核电子学作为探测器的重要组成部分,其功能涵盖前... 详细信息

21世纪以来,随着科学技术的进步和对宇宙探索的不懈追求,我国成功发射了多颗空间科学卫星和深空探测载荷。在这些空间科学卫星或搭载的科学仪器中,核与粒子探测器发挥着至关重要的作用。核电子学作为探测器的重要组成部分,其功能涵盖前端信号放大读出、数字化、触发判选与处理等多个环节。空间科学探测中的核电子学除满足探测器在高分辨率、大动态范围、精确粒子鉴别和数据压缩等方面的需求,同时还须符合空间环境下的抗辐照、高可靠性和长寿命等工程要求。本文通过回顾核电子学在我国空间探测领域的应用,希望为核电子学技术在空间科学领域的进一步发展提供参考和见解。论文分析了几个空间科学任务中的核电子学设计方案,包括暗物质粒子探测卫星(Dark Matter Particle Explorer,DAMPE)、硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)、引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星(Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor, GECAM)、天问一号(Tianwen-1)、先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)和爱因斯坦探针卫星(Einstein Probe,EP)等。在此基础上,本文进一步探讨了核电子学技术对于实现空间探测科学目标的重要性及其面临的挑战,包括创新性、空间环境适应能力等方面,并对未来的发展方向进行了展望。核电子学是核与粒子探测的核心技术,在空间科学任务中,核电子学系统除必须满足对探测器信号进行精密读出等所需要达到的电性能参数方面的要求,还要确保在太空特殊环境中的长期可靠性。此外,随着科学目标的拓展和提升,空间探测任务对核电子学的数据处理和传输能力也提出了更高的要求。同时,受益于新材料、先进工艺和人工智能等技术的发展,未来的核电子学系统有望更紧凑、可靠和智能化。核电子学的持续发展有望为实现更高水平的空间科学探测提供强有力的支持,推动对宇宙空间的更深度探索。

关键词：空间科学卫星探测器核电子学前端读出触发判选可靠性设计

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基于强流离子源的离子束溅射镀膜设备均匀性优化

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物理学报 2024年第5期73卷 325-333页

作者：李桑丫张艾霖 †徐欣吕涛王世康罗箐中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230031 中国科学技术大学核科学技术学院合肥230026

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了... 详细信息

随着高端光学器件镀膜的发展,其多样性溅射镀膜需求对离子束流流强、均匀度和可调性提出了更高的要求.对于新一代离子束溅射镀膜机来说,如何在不同离子比、不同流强的束流下保持足够的均匀度,成为了溅射镀膜设备的一大难题.本文提出了一种基于三电极引出系统的优化模拟方法,模拟和优化了离子源的引出系统,研究了等离子体电极、抑制电极、引出电极的形状、角度、距离对离子束引出性能的影响.同时,重点研究了离子比对束流引出的影响.该模型可以指导科研工作者根据离子源的状态和应用需求,对三电极引出系统的角度、距离和形状进行系统优化并找出最优解.最后,本文还给出了一种方法对混合离子束的溅射深度进行了估算.

关键词：溅射沉积镀膜引出系统自动优化束流引出模拟

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深度制冷红外相机微小振动测量方法研究

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核电子学与探测技术 2025年

作者：魏江沅曲文庆王坚马浩然宁宇张鸿飞核探测与核电子学国家重点实验室/深空探测实验室中国科学技术大学近代物理系

近年来，红外天文学发展迅速，已成为天文学的重要分支，地面观测是天文观测的主要手段之一，受地球大气吸收影响，近红外波段只有J、H、K窗口适用于观测。碲镉汞光电探测器（mercury cadmium telluride， MCT）作为目前性能优越的红外... 详细信息

近年来，红外天文学发展迅速，已成为天文学的重要分支，地面观测是天文观测的主要手段之一，受地球大气吸收影响，近红外波段只有J、H、K窗口适用于观测。碲镉汞光电探测器（mercury cadmium telluride， MCT）作为目前性能优越的红外探测器需要在80 K的温度下工作，需要制冷机对其进行制冷，一般采用脉管制冷机等机械制冷方式，这类制冷机的特点是会带来振动，对图像清晰度产生影响，不利于天文科学分析，因此本文对采用脉管制冷机深度制冷的K波段MCT相机振动测量开展研究，提出了一种基于核密度估计的星点成像法，并结合三轴加速度计对焦平面的微小振动进行精确测量。实验结果表明，该方法能够有效测得微小振动信息，为图像后处理中的去模糊及成像质量优化提供了可靠的数据支持。

关键词： MCT探测器振动测量核密度估计法三轴加速度计

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中国散裂中子源缪子谱仪及其应用展望

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物理学报 2024年第19期73卷 140-154页

作者：李强李样吕游潘子文鲍煜中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心东莞523803 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230026

中国散裂中子源二期升级工程包含建设缪子实验终端和一条表面缪子束线,并规划未来建设负缪子束线和衰变缪子束线.表面缪子束线预计2029年建成出束,有望成为我国首个人造缪子源实验平台.缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱... 详细信息

中国散裂中子源二期升级工程包含建设缪子实验终端和一条表面缪子束线,并规划未来建设负缪子束线和衰变缪子束线.表面缪子束线预计2029年建成出束,有望成为我国首个人造缪子源实验平台.缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱学是缪子源平台最重要的应用技术,分别在材料磁性分析和元素成分无损测量方面具有独特优势,在磁性、超导、新能源、科技考古等多学科领域取得了大量瞩目成果.本文围绕中国散裂中子源缪子实验终端及其谱仪建设,分别介绍了缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学和负缪子X射线分析谱学的基本原理、特色优势,以及基于缪子实验终端的谱仪物理设计和应用展望;最后展望了该缪子实验终端未来的缪子束线规划和更多样化的应用场景.

关键词：中国散裂中子源缪子实验终端缪子自旋弛豫/旋转/共振谱学负缪子X射线分析谱学

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双环型游标时间—数字变换专用集成电路的设计

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原子能科学技术 2023年第2期57卷 362-371页

作者：陈晗赵雷秦家军李荘蔡永康郭东磊安琪中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学近代物理系安徽合肥230026

低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector, LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)完成其高... 详细信息

低增益雪崩探测器(low-gain avalanche detector, LGAD)是一种硅基半导体探测器,其同时具有高时间精度和高空间分辨能力。由于LGAD的通道密度高,需通过高颗粒度的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)完成其高时间精度的读出,该ASIC需包含放大、甄别和时间-数字变换(time-to-digital conversion, TDC)功能。针对LGAD的高精度时间测量需求,本文进行了TDC电路的原型设计与测试验证。该TDC采用游标型的时间量化原理,结合双环型结构与延时差锁定,实现粗细结合的时间测量方式,兼顾了量化步长、电路面积、测量范围和转换时间。测试结果表明,该TDC实现了低于20 ps的最小量化步长和好于10 ps的时间精度。

关键词： LGAD 高精度时间测量时间-数字变换

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基于全色全息透镜的增强现实系统

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物理学报 2023年第11期72卷 204-213页

作者：杨雨桦何龙邓林宵朱立全顾春许立新中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230026 中国科学技术大学光学与光学工程系合肥230026 安徽省先进激光技术实验室合肥230026

全息透镜是一种通过全息波前记录制作的成像元件.由于其形状因子小、波长和角度选择性等优势,在增强现实(augmented reality,AR)领域有着很好的应用前景.全色全息透镜的制作与成像过程分析是当前的难点.通过标量衍射理论推导了离轴全息... 详细信息

全息透镜是一种通过全息波前记录制作的成像元件.由于其形状因子小、波长和角度选择性等优势,在增强现实(augmented reality,AR)领域有着很好的应用前景.全色全息透镜的制作与成像过程分析是当前的难点.通过标量衍射理论推导了离轴全息透镜的共轭成像方程,分析了现有成像系统中的畸变和像散问题.此外,通过k矢量圆和光线追迹相结合的几何光学方法模拟了一个视场角为18°,眼盒为10 mm的AR系统,通过干涉曝光实验制作了全色全息透镜,其平均峰值衍射效率为56.7%,达到国际较高水平.将激光微投与全息透镜相结合,搭建了AR系统原型,得到了系统的畸变和像散效果实验效果,与模拟的情况相一致.并测量了系统的MTF参数,其清晰度基本满足人眼的分辨率需求.对于单色成像,提出了添加柱面透镜的方式,保证子午面和弧矢面的光焦度一致以消除像散;提出了设计自由形式的波前记录方式以消除畸变.对于全色成像,提出了记录过程中预先补偿的方法,以解决3个颜色通道之间图像不重合的问题.

关键词：全息光学元件激光显示近眼显示增强现实

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铼的中子辐射俘获反应截面测量

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原子能科学技术 2024年第11期58卷 2262-2268页

作者：王晓宇贺国珠张奇玮罗淏天徐阔之李倩解立坤栾广源阮锡超邹翀陈玄博吴鸿毅樊瑞睿蒋伟曹平余滔中国原子能科学研究院核数据重点实验室北京102413 中国科学技术大学近代物理系核探测与核电子学国家重点实验室安徽合肥230026 中国船舶工业贸易有限公司北京100048 中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心广东东莞523803 中国科学技术大学核科学技术学院核探测与核电子学国家重点实验室安徽合肥230026

铼及铼钼合金是空间堆建造中的重要结构材料,其高精度的中子辐射俘获反应截面等数据在空间堆设计中具有重要意义。利用γ射线全吸收型BaF2探测装置(GTAF)和瞬发γ射线在线测量方法,在中国散裂中子源(CSNS)的反角白光中子束线(Back-n)上... 详细信息

铼及铼钼合金是空间堆建造中的重要结构材料,其高精度的中子辐射俘获反应截面等数据在空间堆设计中具有重要意义。利用γ射线全吸收型BaF2探测装置(GTAF)和瞬发γ射线在线测量方法,在中国散裂中子源(CSNS)的反角白光中子束线(Back-n)上,在线测量了铼的两个同位素样品^(185)Re和^(187)Re的中子辐射俘获反应截面。初步得到了^(185)Re和^(187)Re在0.5 eV~10 keV能区中子辐射俘获反应的激发函数,并将^(185)Re(n,γ)^(186)Re和^(187)Re(n,γ)188Re的激发函数实验数据与ENDF/B-Ⅷ.0数据库中的评价曲线进行比对分析,实验数据与评价曲线在可分辨共振峰处基本一致,进一步印证了评价曲线,也为在CSNS白光中子源开展更高精度的中子辐射俘获反应截面测量提供支持,为空间堆物理研究提供数据基础。

关键词：铼瞬发γ射线测量方法 (n,γ)反应

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基于TIADC技术的波形数字化系统的测试与评估

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原子核物理评论 2023年第4期40卷 579-588页

作者：曹屹秦家军赵雷安琪中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室合肥230026

并行交替采样(Time-Interleaved Analog-to-Digital Conversion,TIADC)可成倍提升采样系统的采样率,是高速波形数字化系统设计中的一项重要技术。然而不同采样通道间存在失配误差,这会使得系统性能相对于单个ADC明显下降,因此TIADC系统... 详细信息

并行交替采样(Time-Interleaved Analog-to-Digital Conversion,TIADC)可成倍提升采样系统的采样率,是高速波形数字化系统设计中的一项重要技术。然而不同采样通道间存在失配误差,这会使得系统性能相对于单个ADC明显下降,因此TIADC系统设计中还需要对失配误差进行修正。而对TIADC系统进行科学的性能测试与评估是评价系统设计质量以及推进下一步优化设计的必备环节。针对TIADC系统的性能测试与评估,详细介绍了各项性能指标以及测试方法,完成了一个由2片国产高速ADC组成TIADC系统的一系列性能测试,并利用完美重构算法对该系统的失配误差进行了修正。经测试,该系统可实现5 Gsps的等效采样率,并可基于该算法实现宽带内失配误差修正,修正后系统各项动态性能均得到显著提高,其中有效位(Effective Number of Bits,ENOB)性能达9.2 bits@247 MHz,8.9 bits@857 MHz,与单个ADC性能指标相当。

关键词：波形数字化系统并行交替采样技术失配误差修正

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基于电流放大芯片的Micromegas探测器高集成度读出电子学设计

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原子能科学技术 2024年第12期58卷 2437-2444页

作者：王婷王宇姚志杭刘昱林封常青张志永刘树彬核探测与核电子学国家重点实验室中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学技术大学近代物理系安徽合肥230026 中国科学技术大学核科学技术学院安徽合肥230026

高分辨、大面积Micromegas探测器广泛应用于粒子物理实验、医学成像和工业检测等领域。针对Micromegas探测器多通道的读出需求,设计并实现了一种512通道的高集成度前端电子学(compact frontend electronics,Compact_FEC)。该电子学采用... 详细信息

高分辨、大面积Micromegas探测器广泛应用于粒子物理实验、医学成像和工业检测等领域。针对Micromegas探测器多通道的读出需求,设计并实现了一种512通道的高集成度前端电子学(compact frontend electronics,Compact_FEC)。该电子学采用电流读出芯片ADAS1128,芯片集成128个电流放大器,可实现多通道电荷信息测量。电子学支持USB3.0和千兆以太网通信,可实现与上位机进行通讯交互。通过对电子学性能进行测试,在电子学线性动态范围为−77.97~0 fC的测试条件下,增益约213.6 Code/fC,积分非线性为2.7%,噪声小于0.7 fC。为验证读出电子学对Micromegas探测器阳极条信号的读出能力,利用^(55)Fe放射源进行X射线能量分辨率测试,同时利用宇宙射线进行缪子击中位置重建位置分辨率测试。通过放射源测试可探测到X射线的全能峰与Ar逃逸峰;其中全能峰能量分辨率约20.23%@5.9 keV,全能峰与逃逸峰峰值比约2.09∶1。缪子击中位置测试结果表明,读出电子学测得Micromegas探测器x维度和y维度的位置分辨率分别为0.240 mm和0.243 mm。上述两项测试验证了Compact_FEC在单粒子测量模式下可用于读出Micromegas探测器。

关键词：电流放大器 Micromegas探测器读出电子学

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硅基高灵敏度近红外单光子dTOF探测器

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光学学报 2023年第20期43卷 20-29页

作者：王帅康刘丹璐陈前宇韩冬王嘉源徐跃曹平南京邮电大学集成电路科学与工程学院江苏南京210023 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023 核探测与核电子学国家重点实验室安徽合肥244199

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高灵敏度、低暗计数噪声的近红外单光子直接飞行时间(dTOF)探测器。集成的单光子雪崩二极管(SPAD)探测器件采用新型的高压p阱/n+埋层作为深结雪崩倍增区的结构,显著提高了对近红外光子的探测概率;采用低... 详细信息

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高灵敏度、低暗计数噪声的近红外单光子直接飞行时间(dTOF)探测器。集成的单光子雪崩二极管(SPAD)探测器件采用新型的高压p阱/n+埋层作为深结雪崩倍增区的结构,显著提高了对近红外光子的探测概率;采用低掺杂的外延层作为虚拟保护环,有效减小了器件暗计数噪声。dTOF探测器读出电路采用三步式混合结构的时间数字转换器(TDC),获得了高时间分辨率和大动态范围。测试结果表明,SPAD器件在5 V过偏压下的光子探测概率(PDP)峰值达到45%,在905 nm近红外波长处的PDP大于7.6%,暗计数率(DCR)小于200 Hz。读出电路实现了130 ps的高时间分辨率和258 ns的动态范围,差分非线性度(DNL)和积分非线性度(INL)均小于±1 LSB(1 LSB=130 ps)。该dTOF探测器具有人眼安全阈值高、灵敏度高、噪声低和线性度好的优点,可应用于低成本、高精度的激光雷达测距系统。

关键词：探测器直接飞行时间单光子雪崩二极管光子探测概率暗计数率时间数字转换器

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