我国自研ASIC芯片将用于水契伦科夫探测器阵列

大型高海拔空气簇射观测站(缩写为LHAASO)是我国科学家提出建设的覆盖1平方千米的大型γ天文巡天扫描探测系统。LHAASO计划的核心科学目标是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。

近日，中国科学技术大学物理学院参与 LHAASO项目的水契伦科夫探测器阵列读出中，自主研制大动态范围读出ASIC芯片，这也将是我国在大型宇宙线物理实验中首批使用的自主研制ASIC芯片。集成多通道放大、成形、甄别、驱动等电路，可以实现高精度的时间和电荷测量，并可取代由大量分立器件构建的复杂电路，全面满足LHAASO应用的各项性能指标，技术上实现突破。

水契伦科夫探测器阵列

是大型高海拔宇宙线观测站一个子探测器。探测面积为9万平方米,用置于四米水深处的3600支光电倍增管捕捉低能量簇射,用于巡天扫描γ射线源。需要进行时间和电荷测量,指标要求时间测量的分辨率小于1ns,精度小于0.5ns,电荷测量的动态范围为S.PE– 4000 PE,在S.PE时精度小于10%,在4000PE时精度小于5%。 夫探测器中前置放大器接收光电倍增管输出信号,采用双增益和差分输出设计方案，两通道增益分别为2倍和34倍,-3dB带宽均大于150MHz,可满足0.5mv～2000mV的输入信号 大动态范围及远距离传输信号。

ASIC芯片

用于供专门应用的集成电路芯片技术，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。ASIC芯片技术发展迅速，目前ASIC芯片间的转发性能通常可达到1Gbs甚至更高，于是给交换矩阵提供了极好的物质基础。ASIC芯片技术所有接口模块(包括控制模块)都连接到一个矩阵式背板上，通过ASIC芯片到ASIC芯片的直接转发，可同时进行多个模块之间的通信;每个模块的缓存只处理本模块上的输入输出队列，因此对内存芯片性能的要求大大低于共享内存方式。总之，交换矩阵的特点是访问效率高，适合同时进行多点访问，容易提供非常高的带宽，并且性能扩展方便，不易受CPU、总线以及内存技术的限制。目前大部分的专业网络厂商在其第三层核心交换设备中都越来越多地采用了这种技术。

光电倍增管

将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200~1200纳米的极微弱辐射功率。闪烁计数器的出现，扩大了光电倍增管的应用范围。激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。电视电影的发射和图象传送也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空间研究等领域。

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