【摘 要】
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近几十年来,随着高能物理的不断发展,粒子探测器在位置分辨、计数率等性能上受到了严峻的挑战。在这种形势下,一批具有高计数率、高位置分辨的新型气体探测器接连出现,其中以GEM
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近几十年来,随着高能物理的不断发展,粒子探测器在位置分辨、计数率等性能上受到了严峻的挑战。在这种形势下,一批具有高计数率、高位置分辨的新型气体探测器接连出现,其中以GEM探测器和MicroMegas探测器的发展最为迅猛。北京同步辐射装置(BSRF)的升级改造需要在计数率、位置分辨等各方面性能更优的二维位置灵敏探测器。MicroMegas探测器具有高精度的位置灵敏,并可以在高计数率的环境下工作,满足北京同步辐射的实际需求,在同步辐射实验中将拥有很好的应用前景。MicroMegas探测器采用的二维条读出,由于位置分辨要求高,微条的尺寸和间距极小,只有几百微米,使得其前端读出点子学的通道数急剧增加。传统电子学的局限性已经无法满足新型探测器的要求,研制高集成度的ASIC将是探测器前端读出电子学的必然趋势。本论文从上述实际需求出发,研制一种用于MicroMegas探测器前端读出的ASIC芯片。论文首先阐述了北京同步辐射对探测器和电子学的需求,然后介绍了MicroMegas探测器的结构,读出方式和输出信号的特性。接着结合传统核电子学的电路结构和国内外成熟、优秀的探测器前端ASIC芯片,确定了整体电路结构。之后详细介绍了各模块电路具体实现的过程,并给出了电路关键的参数和结果。最后完成了电路原理图的版图设计实现。芯片集成四通道,基于Chartered0.35μm CMOS工艺设计。仿真结果表明,该设计芯片的增益调节可以满足不同情况下的输入电荷范围,在选择变换增益为4.65mV/fC,输入电荷范围0~350fC时的积分非线性为1.04%。给出了不同变换增益下的等效输入噪声电荷,均小于2500e-,基本达到设计目标。
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