中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室

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1 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

2 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

3 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

4 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

5 LHAASO Large High Altitude Air Shower Observatory 大型高海拔空气簇射观测站

6 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

7 KM2A 250mm 20mm 1.2m 1m XP2012

8 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

9 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

10 单元探测器电荷时间测量方案

11 CAL_DAC value ADC PEAK VALUE

12 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

13 工程小阵列测试 电子探测器小阵列的布设（局部）图

14 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。

15 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

16 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

17 波形采样方案

18 绝对时间刻度方案

19 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

20 谢谢！