摘要：GECAM卫星伽马射线探测器(GRD)设计使用3in(1in=25.4mm)直径的溴化镧晶体(LaBr3晶体)作为伽马射线探测灵敏材料,后端耦合硅光电倍增管(SiPM)进行读出。对引力波最高能电磁对应体全天监测器(CECAM)卫星所用的LaBr晶体进行了本底测试,并根据晶体的掺杂类型进行了分类,使用放射源对所有晶体的性能进行了测试。为了研究LaBr,晶体的辐照损伤情况,使用Co放射源对晶体进行了辐照损伤性能测试。测试结果表明,LaBr3晶体的本底可分为单掺杂和双掺杂两个类型。CECAM卫星的LaBr,晶体的能量分辨<18%@59.5keV,满足设计使用要求。在1.65kGy剂量的累积辐照后,经过较长时间的退激发,LaBr,晶体试验前后662keV的峰值变化小于15%,满足空间环境条件下(GECAM卫星在轨3年)的使用要求。

摘要：对行星表面物质受宇宙射线激发或天然衰变而产生的伽马射线进行探测,是一种测量行星表面主要元素成分及其空间分布的可靠技术手段,已被多个行星探测任务采用。提出了将CZT探测器与SiPM读出闪烁晶体相结合的行星元素伽马谱仪方案,该方案兼具低能段的高能量分辨率和高能段的高探测效率,同时可以减小来自非探测方向伽马背景的影响,且具有较小的体积、重量和功耗。为进行初步的技术路线验证,设计了一个将CZT阵列(单个灵敏尺寸1 cm×1 cm×0.5 cm)与BGO探测器(晶体的主体尺寸8.4 cm×8.4 cm×4 cm)相结合的小型化伽马谱仪原理样机,并开展了物理模拟。完成了前端探测器模块、数据处理模块和FPGA控制逻辑的设计实现,以及原理样机的组装。使用放射源、上海光源激光伽马光束线和中子激发伽马对谱仪进行了测试,CZT探测器对^(137)Cs@662 keV伽马射线的能量分辨率(FWHM)为2.1%,可以较好地分辨低能伽马射线,BGO晶体能够较好地探测和分辨高能伽马射线。该方案为未来小型化行星伽马谱仪的工程设计提供了参考。

摘要：中子辐射俘获反应在反应堆运行、核装置设计及核天体物理研究中起重要的作用.4πBaF_(2)探测装置有着高时间分辨能力、低中子灵敏度、高探测效率等优点,适合开展中子辐射俘获反应截面数据的测量.中国原子能科学研究院核数据重点实验室建立了伽马全吸收装置(Gamma total absorption facility,GTAF),该装置用28块六棱BaF_(2)晶体和12块五棱BaF_(2)晶体构成了外径25 cm,内径10 cm的球壳,覆盖了95.2%的立体角.利用GTAF在中国散裂中子源Back-n束线上,测量了197Au(n,γ)的反应截面数据.测量数据通过能量筛选、PSD方法、晶体多重性筛选进行了初步本底扣除,随后结合对^(nat)C及空样品的测量数据对本底进行了分析及扣除,获得了197Au俘获反应的产额,利用SAMMY程序拟合得到了^(197)Au在1—100 e V的共振能量、中子共振宽度和伽马共振宽度参数.实验测量结果与ENDF/B-VIII.0数据库符合良好,其共振参数存在一定差异,分析原因可能与GTAF能量分辨率、Back-n的中子能谱测量精度、以及实验本底扣除方法相关,这也是下一步工作的重点.

摘要：在环形正负电子对撞机(CEPC)实验中,硅像素顶点探测器对空间位置分辨率有着极高的要求,这使得其芯片和探测器设计面临巨大挑战。太初系列硅像素探测器芯片(TaichuPix)是基于CMOS技术的一种重要尝试,其首款工程批芯片被应用于开发第一个全尺寸顶点探测器原型机。为满足顶点探测器原型机在实验中的特定需求,设计并实现了一套基于JavaFx框架的跨平台数据获取系统。该系统能够高效地进行探测器原型机的配置、数据采集、在线数据校验和实时监测,同时提供了一个用户友好的图形化界面。在实验室环境及德国电子同步加速器研究所(DESY)的束流实验中,数据获取系统的功能完善性和运行稳定性得到了验证,充分满足了硅像素顶点探测器原型机的实验需求。

摘要：中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建成并开展调试观测,2023年9月17日望远镜首光仪式暨科学战略研讨会召开,并成功发布仙女座星系图片,标志着望远镜设备基本达到设计标准,已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜口径2.5米,采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术,可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像,配备7.65亿像素大靶面主焦相机,具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山海拔4200米的天文台址,是冷湖天文观测基地首个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜通过获取天体高精度位置和多波段亮度观测数据,监测移动天体和光变天体,高效搜寻和监测天文动态事件,可以在高能时域天文、太阳系天体普查、银河系结构和近场宇宙学等研究领域取得突破性原始创新成果。同时,墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略,开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究,服务航天安全和深空探测战略需求。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：基于新型光源的显示设备以大色域、高亮度、高解析度等优点成为了市场主流.蓝光作为三基色之一,是显示系统不可或缺的部分,它的波长、光谱宽度、亮度等参数影响着显示系统的方方面面.同时,过强的蓝光会损害人眼的视网膜细胞并影响生物节律.如何减少蓝光危害是设计显示系统时需要考虑的重要问题.以手机、电视屏幕为代表的显示设备是人机交互的重要媒介,为了减少其中的蓝光危害,在设备中通常都设有防蓝光模式.这种模式会影响到显示设备的色域.基于此,测量显示系统中色域和蓝光危害随着防蓝光模式的变化过程是有必要的.我们提出了一种测量显示设备特征点获得立体色域的理论.以目前市面上几种主流手机作为实验样本测量立体色域,结合光谱获得蓝光危害值,提出色域和蓝光危害的兑换比例这一测量标准,以评估防蓝光模式的质量.

摘要：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.

摘要：TDC(time-to-digital converter)作为基于信号甄别和时间数字转换的时间测量技术路线的主要组成部分之一,至今在诸多领域中都具有广泛的应用。本实验室对高精度时间测量TDC ASIC(Application Specific Integrated Circuit)进行了深入研究,在180 nm CMOS工艺下完成了基于DLL(Delay-Locked Loop)结构的原型芯片的设计,芯片命名为DHR TDC。为了评估原型芯片的相关性能以推进下一步的改版设计,设计了测试电子学模块,构建了相应的电子学测试系统并完成了性能测试。测试结果表明,该TDC具有较好的性能,在实现156 ps的bin size基础上时间精度好于60 ps RMS。同时该TDC在20μs的动态范围下具有较好的线性,其DNL(Differential NonLinearity)和INL(Integral NonLinearity)分别好于0.13和0.15 LSB (Least Significant Bit)。