大型高海拔空氣簇射觀測站(縮寫為LHAASO)是我國科學(xué)家提出建設(shè)的覆蓋1平方千米的大型γ天文巡天掃描探測系統(tǒng)。LHAASO計(jì)劃的核心科學(xué)目標(biāo)是探索高能宇宙線起源以及相關(guān)宇宙演化、高能天體演化和暗物質(zhì)的研究。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院參與 LHAASO項(xiàng)目的水契倫科夫探測器陣列讀出中，自主研制大動態(tài)范圍讀出ASIC芯片，這也將是我國在大型宇宙線物理實(shí)驗(yàn)中首批使用的自主研制ASIC芯片。集成多通道放大、成形、甄別、驅(qū)動等電路，可以實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間和電荷測量，并可取代由大量分立器件構(gòu)建的復(fù)雜電路，全面滿足LHAASO應(yīng)用的各項(xiàng)性能指標(biāo)，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破。
水契倫科夫探測器陣列
是大型高海拔宇宙線觀測站一個(gè)子探測器。探測面積為9萬平方米,用置于四米水深處的3600支光電倍增管捕捉低能量簇射,用于巡天掃描γ射線源。需要進(jìn)行時(shí)間和電荷測量,指標(biāo)要求時(shí)間測量的分辨率小于1ns,精度小于0.5ns,電荷測量的動態(tài)范圍為S.PE– 4000 PE,在S.PE時(shí)精度小于10%,在4000PE時(shí)精度小于5%。 夫探測器中前置放大器接收光電倍增管輸出信號,采用雙增益和差分輸出設(shè)計(jì)方案，兩通道增益分別為2倍和34倍,-3dB帶寬均大于150MHz,可滿足0.5mv～2000mV的輸入信號 大動態(tài)范圍及遠(yuǎn)距離傳輸信號。
ASIC芯片
用于供專門應(yīng)用的集成電路芯片技術(shù)，在集成電路界被認(rèn)為是一種為專門目的而設(shè)計(jì)的集成電路。ASIC芯片技術(shù)發(fā)展迅速，目前ASIC芯片間的轉(zhuǎn)發(fā)性能通常可達(dá)到1Gbs甚至更高，于是給交換矩陣提供了極好的物質(zhì)基礎(chǔ)。ASIC芯片技術(shù)所有接口模塊(包括控制模塊)都連接到一個(gè)矩陣式背板上，通過ASIC芯片到ASIC芯片的直接轉(zhuǎn)發(fā)，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)模塊之間的通信;每個(gè)模塊的緩存只處理本模塊上的輸入輸出隊(duì)列，因此對內(nèi)存芯片性能的要求大大低于共享內(nèi)存方式�？傊�，交換矩陣的特點(diǎn)是訪問效率高，適合同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)訪問，容易提供非常高的帶寬，并且性能擴(kuò)展方便，不易受CPU、總線以及內(nèi)存技術(shù)的限制。目前大部分的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)廠商在其第三層核心交換設(shè)備中都越來越多地采用了這種技術(shù)。
光電倍增管
將微弱光信號轉(zhuǎn)換成電信號的真空電子器件。光電倍增管用在光學(xué)測量儀器和光譜分析儀器中。它能在低能級光度學(xué)和光譜學(xué)方面測量波長200~1200納米的極微弱輻射功率。閃爍計(jì)數(shù)器的出現(xiàn)，擴(kuò)大了光電倍增管的應(yīng)用范圍。激光檢測儀器的發(fā)展與采用光電倍增管作為有效接收器密切有關(guān)。電視電影的發(fā)射和圖象傳送也離不開光電倍增管。光電倍增管廣泛地應(yīng)用在冶金、電子、機(jī)械、化工、地質(zhì)、醫(yī)療、核工業(yè)、天文和宇宙空間研究等領(lǐng)域。
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