遠距離大動態范圍電荷測量電路的設計

徐福珍 楊紅官 常勁帆 劉 湘

1（湖南大學 物理與微電子科學學院 長沙 410082）2（中國科學院高能物理研究所 核探測與核電子學國家重點實驗室 北京 100049）

遠距離大動態范圍電荷測量電路的設計

徐福珍1,2楊紅官1常勁帆2劉 湘2

1（湖南大學 物理與微電子科學學院 長沙 410082）2（中國科學院高能物理研究所 核探測與核電子學國家重點實驗室 北京 100049）

介紹了大型高海拔空氣簇射觀測站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)空氣簇射芯探測器陣列(Shower core detector array, SCDA)讀出電子學方案的預研設計。系統采用基于電荷積分法的電荷測量方案，讀出電子學通過同軸電纜接收光電倍增管輸出的電流信號；采用在輸入端與電荷積分放大器的虛地點之間接入等效50 ?電阻的終端阻抗匹配方案，并通過Pspice仿真驗證該阻抗匹配的可行性。電路測試結果表明，該電路能滿足遠距離10bit大動態范圍電荷測量的設計指標要求。

大型高海拔空氣簇射觀測站，簇射芯探測器陣列，電荷積分，阻抗匹配，動態范圍

簇射芯探測器陣列(Shower core detector array, SCDA)是規劃建于四川稻城的大型高海拔空氣簇射觀測站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)中的一個子探測器陣列，位于地面簇射粒子陣列(Kilometer-square Array, KM2A)的中心位置，由 452 臺大氣簇射軸芯探測器組成，中間是20×20陣列，呈格子狀分布，總覆蓋面積為 5000 m2左右。宇宙線次級粒子到達探測器后，在閃爍體中產生光子，這些光子通過閃爍體中的波長位移光纖進入光電倍增管而轉換為電荷信號，再由電子學系統測量該信號的電荷量[1-2]。

1 系統需求

SCDA探測器由鉛板和閃爍體組成，宇宙線高能光子或電子穿過一定厚度的鉛板發生電磁級聯簇射生成高能電磁粒子，SCDA探測器的物理目標是觀測1014-1016eV宇宙線單成份能譜，因此需要SCDA探測器的動態范圍是10-107個粒子。……