LAWCA前端讀出電子學原型電路的設(shè)計和測試.pdf

1、宇宙線是人類認識世界的一個重要來源，宇宙線擁有極高的能量，并在寬廣的能量范圍內(nèi)服從極為簡單的譜分布，以其起源問題而備受科學界的關(guān)注，已經(jīng)成為天體物理研究中一個重要的課題。
　　 為了在宇宙線研究中做出更大貢獻，我國物理學家提出在西藏羊八井建立大面積水契倫科夫巡天探測器(Large Area Water Cherenkov Array，LAWCA)，通過尋找更多的伽瑪射線源來探尋宇宙線起源、暗物質(zhì)以及宇宙演化等問題。
　　

2、 LAWCA的探測器部分由900個半球形8英寸光電倍增管(PhotoMultiplier Tube，PMT)組成，所有PMT位于150 m×150 m的5米深水池中。當宇宙線在大氣中產(chǎn)生的次級粒子進入水中時產(chǎn)生契倫科夫輻射，并被PMT所探測。該前端讀出電子學模塊(Front-End Electronics，F(xiàn)EE)用于對PMT輸出的信號進行時間測量和電荷測量，接收光電倍增管陽極和第十打拿級的輸出信號進行電荷測量，并使用陽極信號進行全動態(tài)

3、范圍內(nèi)的時間測量。電子學指標要求FEE的時間測量精度好于0.5ns，時間分辨好于1 ns，電荷測量動態(tài)范圍為S.PE～4000 PE，電荷測量精度在S.PE時好于30％，在4000 PE時精度好于3％。本文介紹了該前端讀出電子學模塊原型電路的設(shè)計和初步測試。
　　 第一章主要介紹了宇宙線探測的背景，隨后介紹了大面積水契倫科夫巡天探測器的總體規(guī)劃。
　　 第二章介紹了國內(nèi)外采用水契倫科夫探測器的實驗，著重介紹了其中PMT讀

4、出電子學部分的設(shè)計方案，調(diào)研學習這些方案的方法和特點，可用以作為LAWCA前端讀出電子學的設(shè)計參考。
　　 第三章介紹了LAWCA系統(tǒng)中探測器結(jié)構(gòu)、PMT以及電子學指標，并簡要介紹了FEE的設(shè)計方案。
　　 第四章首先介紹電子學指標需求，并探討了FEE的基本設(shè)計路線，包括如何進行大動態(tài)范圍、高精度的電荷測量和高精度時間測量。然后介紹了FEE整體結(jié)構(gòu)和各個模塊的具體實現(xiàn)。
　　 第五章內(nèi)容為FEE的實驗室電子學測試