遠(yuǎn)距離大動(dòng)態(tài)范圍電荷測(cè)量電路的設(shè)計(jì)

徐福珍 楊紅官 常勁帆 劉 湘

1（湖南大學(xué) 物理與微電子科學(xué)學(xué)院 長(zhǎng)沙 410082）2（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所 核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100049）

遠(yuǎn)距離大動(dòng)態(tài)范圍電荷測(cè)量電路的設(shè)計(jì)

徐福珍1,2楊紅官1常勁帆2劉 湘2

1（湖南大學(xué) 物理與微電子科學(xué)學(xué)院 長(zhǎng)沙 410082）2（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所 核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100049）

介紹了大型高海拔空氣簇射觀測(cè)站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)空氣簇射芯探測(cè)器陣列(Shower core detector array, SCDA)讀出電子學(xué)方案的預(yù)研設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用基于電荷積分法的電荷測(cè)量方案，讀出電子學(xué)通過同軸電纜接收光電倍增管輸出的電流信號(hào)；采用在輸入端與電荷積分放大器的虛地點(diǎn)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(yàn)證該阻抗匹配的可行性。電路測(cè)試結(jié)果表明，該電路能滿足遠(yuǎn)距離10bit大動(dòng)態(tài)范圍電荷測(cè)量的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

大型高海拔空氣簇射觀測(cè)站，簇射芯探測(cè)器陣列，電荷積分，阻抗匹配，動(dòng)態(tài)范圍

簇射芯探測(cè)器陣列(Shower core detector array, SCDA)是規(guī)劃建于四川稻城的大型高海拔空氣簇射觀測(cè)站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)中的一個(gè)子探測(cè)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(tái)大氣簇射軸芯探測(cè)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(jí)粒子到達(dá)探測(cè)器后，在閃爍體中產(chǎn)生光子，這些光子通過閃爍體中的波長(zhǎng)位移光纖進(jìn)入光電倍增管而轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)，再由電子學(xué)系統(tǒng)測(cè)量該信號(hào)的電荷量[1-2]。

1 系統(tǒng)需求

SCDA探測(cè)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(fā)生電磁級(jí)聯(lián)簇射生成高能電磁粒子，SCDA探測(cè)器的物理目標(biāo)是觀測(cè)1014-1016eV宇宙線單成份能譜，因此需要SCDA探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍是10-107個(gè)粒子。……