LAWCA前端讀出電子學(xué)原型電路的設(shè)計(jì)和測(cè)試.pdf

1、宇宙線是人類認(rèn)識(shí)世界的一個(gè)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(jiǎn)單的譜分布，以其起源問題而備受科學(xué)界的關(guān)注，已經(jīng)成為天體物理研究中一個(gè)重要的課題。
　　 為了在宇宙線研究中做出更大貢獻(xiàn)，我國(guó)物理學(xué)家提出在西藏羊八井建立大面積水契倫科夫巡天探測(cè)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(cè)器部分由900個(gè)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(dāng)宇宙線在大氣中產(chǎn)生的次級(jí)粒子進(jìn)入水中時(shí)產(chǎn)生契倫科夫輻射，并被PMT所探測(cè)。該前端讀出電子學(xué)模塊(Front-End Electronics，F(xiàn)EE)用于對(duì)PMT輸出的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間測(cè)量和電荷測(cè)量，接收光電倍增管陽(yáng)極和第十打拿級(jí)的輸出信號(hào)進(jìn)行電荷測(cè)量，并使用陽(yáng)極信號(hào)進(jìn)行全動(dòng)態(tài)

3、范圍內(nèi)的時(shí)間測(cè)量。電子學(xué)指標(biāo)要求FEE的時(shí)間測(cè)量精度好于0.5ns，時(shí)間分辨好于1 ns，電荷測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍為S.PE～4000 PE，電荷測(cè)量精度在S.PE時(shí)好于30％，在4000 PE時(shí)精度好于3％。本文介紹了該前端讀出電子學(xué)模塊原型電路的設(shè)計(jì)和初步測(cè)試。
　　 第一章主要介紹了宇宙線探測(cè)的背景，隨后介紹了大面積水契倫科夫巡天探測(cè)器的總體規(guī)劃。
　　 第二章介紹了國(guó)內(nèi)外采用水契倫科夫探測(cè)器的實(shí)驗(yàn)，著重介紹了其中PMT讀

4、出電子學(xué)部分的設(shè)計(jì)方案，調(diào)研學(xué)習(xí)這些方案的方法和特點(diǎn)，可用以作為L(zhǎng)AWCA前端讀出電子學(xué)的設(shè)計(jì)參考。
　　 第三章介紹了LAWCA系統(tǒng)中探測(cè)器結(jié)構(gòu)、PMT以及電子學(xué)指標(biāo)，并簡(jiǎn)要介紹了FEE的設(shè)計(jì)方案。
　　 第四章首先介紹電子學(xué)指標(biāo)需求，并探討了FEE的基本設(shè)計(jì)路線，包括如何進(jìn)行大動(dòng)態(tài)范圍、高精度的電荷測(cè)量和高精度時(shí)間測(cè)量。然后介紹了FEE整體結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)。
　　 第五章內(nèi)容為FEE的實(shí)驗(yàn)室電子學(xué)測(cè)試