一种低噪声硅微条探测器读出电子学系统的设计

作     者：贺跃光 韦家驹 郭建华 HE Yue-guang;WEI Jia-ju;GUO Jian-hua

作者机构：中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国科学院紫金山天文台南京210023 中国科学院暗物质与空间天文重点实验室南京210023 

基　　金：国家自然科学基金项目(11873020、U1831206、11921003) 中国科学院科研仪器设备研制项目(GJJSTD20210009)资助 

出 版 物：《天文学报》 (Acta Astronomica Sinica)

年 卷 期：2022年第63卷第6期

页      码：62-73页

摘      要：硅微条探测器空间分辨率高、工作性能稳定,广泛地应用于空间高能粒子探测领域.如费米γ射线空间望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope,FGST)以及阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer 2,AMS-02)的径迹探测器中都采用了高位置分辨率的硅微条探测器.基于硅微条探测器在空间观测领域的应用前景,针对硅微条探测器单元设计了一套低噪声的电子学读出系统.整个电子学系统分为前端电子学、数据获取电路和上位机软件.前端电子学为提高集成度,采用了一款电荷读出芯片VATAGP8,实现了多通道、低噪声的电荷信号测量;数据获取电路使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现了对前端电子学的时序控制以及对测量信号的采集控制;上位机用来接收、处理数据获取电路采集的信号数据.在对电子学通道的线性、基线、噪声等性能进行测试之后,得到系统在0--200fC电荷输入范围内的线性增益约为13.41bin/fC,积分非线性小于1%,噪声小于0.093fC.为了验证电子学读出系统对硅微条探测器单元的读出能力,将两者集成在一起并测试了宇宙线缪子的能量沉积,得到读出电子学系统的信噪比大于32,缪子的电离损失能谱与Landau-Gaussian分布符合较好,能够满足硅微条探测器单元读出电子学的设计要求.

主 题 词：仪器:探测器 天文仪器 技术与方法:高能粒子探测 电荷测量 电子学 

学科分类：07[理学] 070401[070401] 0704[理学-天文学类] 

核心收录：

D　O　I：10.15940/j.cnki.0001-5245.2022.06.006

馆 藏 号：203115536...