【摘 要】
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随着原子核物理与高能粒子物理学研究的不断深入,空间环境探测得到了快速的发展。空间环境十分复杂,其中充斥着大量的复杂混合粒子,传统的核辐射探测器无法满足在恶劣环境下的长时间探测。碳化硅（SiC）材料作为近些年发展起来的第三代化合物半导体材料具有禁带宽度大、热导率高、热稳定性强和临界位移能大等优异性能,使其制备的辐射探测器具有体积小、耗能低、耐高温和抗强辐射的优点。本文针对空间粒子辐射探测,基于碳化硅
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随着原子核物理与高能粒子物理学研究的不断深入,空间环境探测得到了快速的发展。空间环境十分复杂,其中充斥着大量的复杂混合粒子,传统的核辐射探测器无法满足在恶劣环境下的长时间探测。碳化硅（SiC）材料作为近些年发展起来的第三代化合物半导体材料具有禁带宽度大、热导率高、热稳定性强和临界位移能大等优异性能,使其制备的辐射探测器具有体积小、耗能低、耐高温和抗强辐射的优点。本文针对空间粒子辐射探测,基于碳化硅探测器的时间测量系统和能谱测量系统设计了三种类型的放大器。1、根据碳化硅探测器时间测量系统的要求,设计了快前置放大器。该快前置放大器由两级级联的射频放大芯片和LC低通滤波电路构成,为了对比实测效果,采用两种方案设计了两种快前置放大器。采用ADS（Advanced Design System）仿真软件对两种快前置放大器进行仿真与优化,通过矢量网络分析仪NA7682C对两种快前置放大器进行了调试与测量,测量结果表明两种快前置放大器在1M-2GHz内匹配良好,增益平坦,线性动态范围广。最后与JW-SCN5肖特基型碳化硅探测器进行实际联调,使用241Am-Be中子源进行辐照测试,测试结果表明两种快前置放大器的输出信号上升时间都小于1ns。2、根据碳化硅探测器的能谱测量系统的要求,设计了电荷灵敏前置放大器和主放大器。电荷灵敏前置放大器由集成运算放大器构成,通过合理的参数设计,实现了较小的噪声与较大的电荷变换增益;根据最优化滤波器实现原理,采用极零相消电路和滤波成形电路完成了主放大器的设计。搭建电荷灵敏前放与主放测试平台,通过实际测试表明,电荷灵敏前放与主放系统在动态范围4f C-4p C内的电荷变换增益约为1.25×1012V/C,系统的等效电荷噪声为2.069×10-15C,同样与碳化硅探测器进行实际联调,结果表明系统在241Am-Be中子源辐照下成形效果良好。
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