中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 LHAASO KM2A电子学初步设计 常劲帆 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学院高能物理研究所 2010年 8月17日
报告内容 背景介绍 面向单元探测器测试和高能所小阵列读出电子学进展 面向大阵列读出电子学预研 总结
2002年美国国家研究委员会 2004年美国国家科学技术委员会确定的研究前沿: 《连接夸克和宇宙：新世纪11个科学问题》 宇宙线起源与加速机制 暗物质探索 极高能条件下光与物质的理论
LHAASO LHAASO计划的实施将挑战当今11个科学难题之一的“高能宇宙线起源”之谜，在γ天文领域实现突破 核心科学目标： 探索高能宇宙线起源以及相关宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究 建设目标： 最高高能灵敏度 最灵敏的TeV巡天扫描望远镜 宇宙线分成份能谱的精确测量
LHAASO Large High Altitude Air Shower Observatory 大型高海拔空气簇射观测站
Large High Altitude Air Shower Observatory LHAASO 地面 粒子阵列 μ探测器 阵列 广角C 阵列 和 簇射芯 探测器 水C 阵列 Large High Altitude Air Shower Observatory
KM2A 250mm 20mm 1.2m 1m XP2012
KM2A电子学设计要求 GEDA GMDA 动态范围 1-3000粒子 能量分辨 <25%@1粒子 <5%@3000粒子 时间分辨 2ns 10ns 阈值 0.25粒子
设计方案 电荷测量方案 电荷积分方案 高速波形采样方案 时间测量方案 基于FPGA的TDC方案 高速波形采样时间提取方案 大阵列时间刻度方案
单元探测器电荷时间测量方案
CAL_DAC value ADC PEAK VALUE
单元探测器测试结果 图 电子探测器的单muon幅度测试谱 （光阴极产生的光电子约为10个） 电子探测器的时间分辨测量
工程小阵列测试 电子探测器小阵列的布设（局部）图
工程小阵列测试结果 实验结果表明：当前小阵列的运行基本正常，但各方面的调试与完善工作仍在紧张进行，以便为不久后在羊八井的运行做好充足的准备。 图 当前实验测试的结果 图 簇射事例的平面拟合 实验结果表明：当前小阵列的运行基本正常，但各方面的调试与完善工作仍在紧张进行，以便为不久后在羊八井的运行做好充足的准备。
大阵列排布方式 GPS 单通道事例率：10KHz 事例长度： 100bit 带宽：1000Kbps×20＝20Mbps 风险：事例率过高
波形采样方案 FADC芯片选择： E2V AT84AS001 单通道，12bit，500Msps采样频率 功耗 2.4W ENOB 10bit
波形采样方案
绝对时间刻度方案
总结 单元探测器和小阵列探测器读出电子学插件工作正常，能够满足羊八井工程阵列需求 面向大阵列的前端数字化插件（FDB）和中心站数据读出插件（CRB）设计工作正在展开 绝对时间刻度方案需要试验验证，研制其他时间刻度方法 羊八井特殊自然环境下系统可靠性研究
谢谢！