随着我国半导体探测技术的发展，探测器的位置精度等性能指标越来越高，利用粒子测试束线开展半导体探测器的测试需求也越来越旺盛。然而由于国内的测试环境的空缺，导致我国半导体探测器的测试严重依赖国外装置。近日，我国首条1.6 GeV质子测试束线（HPES）随着CSNS-II工程的开工，正式进入建设阶段。该束线能够为用户提供专用的1.6 GeV质子测试束流：一方面，为满足探测器性能测试需求，HPES能够提供极弱的“准单粒子束流”；另一方面，为满足探测器辐照测试需求，HPES还能提供最大1E7 p/s的质子脉冲束。同时，为了协助用户更好地开展束流测试，HPES为用户配建了束流望远镜、质子能量测量系统等多套束流束测设备。本报告主要介绍HPES的束流参数、束流设备以及未来开展的实验计划。
DarkSHINE is a newly proposed fixed-target experiment initiative to search for the invisible decay of Dark Photon via missing momentum signatures, based on the high repetition rate electron beam to be deployed/delivered by the Shanghai High repetition rate XFEL and Extreme light facility (SHINE). Among the various detector subsystems, the tracking system is positioned at the forefront, playing...
CEPC硅径迹探测器总表面积约100平方米，覆盖带对电粒子径迹的测量范围从1 GeV以下到100 GeV及以上能区，同时实现高动量孤立径迹的测量和喷流中的中低动量径迹的精确测量，动量分辨率需达到千分之一量级的精度。作为我国目前最大、最复杂的硅径迹探测器系统，集成了先进的像素和微条探测器、电子学模块、机械和冷却结构。目前探测器的技术性设计报告（Ref-TDR）初步完成，预计将于今年上半年向全球发布。该报告将详细介绍CEPC硅径迹探测器的设计、系统研发现状、以及未来规划。
强流重离子加速器装置（HIAF）是我国重离子科学研究的重要平台。目前，HIAF正在建设多个重大物理实验终端，包括中国电子-离子对撞机（EicC）、高能终端谱仪等。在这些项目中，单片有源像素传感器（MAPS）被广泛应用于顶点探测器和径迹探测器。专为HIAF顶点探测器设计的Nupix-A系列传感器，可提供精确的位置测量。该系列最新一代芯片采用128×128像素阵列，像素间距为30μm。其集成了带SPI接口的数模转换器（DAC）阵列，以及工作频率达40 MHz的数字控制逻辑。针对该芯片开展了一系列的实验室电学测试、放射源测试、激光测试，并于哈尔滨工业大学空间环境地面模拟装置开展了对质子束流的响应测试。本报告将重点介绍HIAF物理实验终端顶点探测器研发及测试的最新进展。
阿尔法磁谱仪AMS-02实验是人类目前唯一在太空运行的磁谱仪，对反物质、暗物质等重大科学问题具有不可替代的意义。基于其高产出的物理成果和潜力，AMS预计运行至2030年并进行探测器升级。AMS的硅径迹探测器升级是在原有的探测系统外增加一层新的基于硅微条技术的探测器。此升级项目拟在提供超长（96cm）、高精度（≤10um）和低物质量的空间硅微条探测器。利用高精度龙门（gantry）系统，本项目攻克了大行程、高精度的硅微条探测器批量化装配的关键技术，在国际上研制出了单元模块最长、对齐位置精度最高的空间实验硅微条探测模块。本报告将展示AMS升级项目中的硅微条模块生产和平面组装的最新进展和核心技术，也将展示多次束流实验得到的探测器性能。
诸如MAPbI3和CsPbBr3等ABX3型的钙钛矿单晶被广泛的认为是极具潜力的室温核辐射探测材料。迁移率作为代表输运性能的重要参数决定了探测器的工作性能。然而，实验测得的ABX3型钙钛矿材料的迁移率数值范围相差巨大，以MAPbI3单晶为例，其实验迁移率数值在2.5-800 cm2/(V·s)不等，而CsPbBr3单晶的实验迁移率数值更是在10-4500 cm2/(V·s)范围内变化，二者均没有公认的准确迁移率数值。
本研究使用了垂直布里奇曼法生长的高质量CsPbBr3单晶，并运用脉冲偏置飞行时间(ToF)测量技术准确地测定其迁移率，并获得了几近理想的ToF瞬态电流波形。实验结果表明，室温下，高质量低缺陷密度的CsPbBr3单晶空穴迁移率仅为25 cm2/(V·s)，同时变温飞行时间测量结果显示在155-350 K范围内，迁移率与温度呈μ ~...
CPRE (Charge Pulse Readout Electronics)...
CsPbBr3是最具应用前景的钙钛矿半导体辐射探测材料之一。本文通过液氮制冷的方式尝试探究了逆温度结晶法生长的CsPbBr3单晶的X射线探测性能极限；通过添加剂辅助抑制了粉末热压法制备的形状规则的CsPbBr3多晶块材内的离子迁移，并研究了器件的X射线成像性能。
采用液氮制冷技术，成功将CsPbBr3单晶X射线探测器的检测限提升至了0.054 nGyair s−1，这意味着该探测器能够捕捉到极其微弱的X射线信号。这一结果得益于液氮低温环境下CsPbBr3单晶中深能级缺陷的"冻结"，使材料电阻率提升了两个量级，显著降低了探测器的噪声水平。
针对CsPbBr3材料易发生离子迁移的难题，通过引入晶界修饰剂，成功将低温热压制备的CsPbBr3多晶材料的离子迁移激活能提高至0.56 eV，使探测器在100 V...
硅PIN探测器是一种基于硅半导体工艺的的辐射探测器，该探测器具有结构简单、成本低、常温工作等优势，广泛应用于低能X射线（~1–30 keV）的能谱分析、粒子探测和成像。我们创新地采用新型的宽禁带薄膜工艺，来构建整个硅pin探测器，具有成本低、抗辐照性能高、能量分辨率高的优势。为了降低漏电流，我们创新地采用了发射极局部重掺，而其他发射极轻掺的结构和技术，使得25mm2器件的漏电流在室温度降低到了5nA以下，最终获得了0.3%的能量分辨率，并且抗辐照性能极佳。
硅光电倍增管是一种硅基PN结的固态高增益光子快响应器件。采用面积6mm×6mm规格的单硅光电倍增管，耦合边长6mm立方体中子闪烁探测器晶体，研制了探测器外形尺寸为15mm×15mm×30mm的紧凑型中子探测器。在实验室采用Cs-137和Na-22伽马源测试了探测器的脉冲响应输出和积分电荷幅度线性关系；采用Cf-252源测试了探测器的中子伽马脉冲形状分辨因子，在100keVee能量附近的分辨因子品质参数FOM达到了1.20，在200keVee能量以上FOM因子达到了1.60，在120keVee阈值上的本征中子探测效率约为0.1%。此探测器可以应用于反应堆内以及一些狭小空间的快中子辐射场的测量和监测。
能量为30KeV的X射线在硅中的穿透深度可达863 μm，为了提升电荷收集效率，往往采用双面电极设计。然而耗尽800微米以上的硅体，其全耗尽电压和工作电压将达到几百伏，从而产生较大的能耗。为了突破上述局限，本文提出一种单结双面三维电极探测器，该器件基于8英寸CMOS工艺，在P型衬底晶圆正面采用深反应离子刻蚀以及原位掺杂等CMOS兼容工艺做N型沟槽，背面采用原位掺杂工艺做P型掺杂，最后利用金属磁控溅射沉积等工艺制备电极，实现双面三维电极连接。该双面三维电极，即在硅片正面和背面都加上电极，相当于整个硅片（725 μm）都在探测器探测范围内，能够更加有效提高载流子收集效率。该器件有望实现在航空航天、核医学、大科学装置和X射线谱仪等方面的广泛应用。
低增益雪崩二极管LGAD因高精度的时间分辨性能而被CERN ATLAS和CMS选为探测器件，用以解决高亮度情况下的事例堆积问题，进而提升探测器的物理性能。中科院高能所研发的LGAD器件因抗辐照性能优良而被ATLAS HGTD项目采用作为核心传感器件，预生产器件全部满足HGTD项目要求，进入大规模生产阶段。此外，AC耦合型的LGAD器件可同时提供时间和位置探测能力，作为4D探测器而被国内外各单位广泛研究。本报告将介绍LGAD\AC-LGAD\monolithic LGAD等高时间精度探测器国内外的研究现状和应用前景，并汇报中科院高能所在LGAD和AC-LGAD器件方面的研究进展。
对于散裂中子源或加速器驱动的次临界系统等大科学装置，准确地测量散裂靶前强流质子束的剖面分布可为靶站的稳定运行提供关键信息，而越来越高的束流强度对剖面测量提出了更大的挑战。我们基于利用背散射次级伽马射线的思路，提出了一种间接测量质子束斑的方案，并研制了基于像素型碲锌镉探测器的原型伽马针孔成像系统。原型读出电路采用国产芯片JCF032EB实现，该芯片基于电荷灵敏放大器和模拟成形电路，电子学可读出256路阳极和2路阴极通道，阳极噪声水平0.06 fC，最大量程约50 fC。接入2个11×11像素、10 mm厚探测器的DOI测量精度好于0.9 mm，深度灵敏修正后的能量分辨率可达1.1% @ 662 keV。搭建了针孔成像装置并对伽马点源成像，针孔直径2...
摘要：基于四层硅探测器设计了一种用于空间监测中子个人剂量当量的信号处理电路。在个人剂量计原有的三层硅探测器的基础上加入一层作为反符合层以消除高能质子引起的假计数，同时对原有的电子学插件进行了集成化和小型化。信号处理电路由调理电路及分析电路构成，可监测个人中子剂量当量并获取入射粒子的脉冲幅度谱。对电路结构和原理进行了介绍，并分别在信号发生器的输出信号作为输入及在中子辐射场内对信号处理电路的输出信号进行了测量，实验结果表明该电路可适用于空间高能质子干扰下的中子个人剂量监测。
应用于硅微条探测器的大动态范围读出前放芯片的研制
中科院近代物理研究所的超重核实验装置充气反冲核谱仪（SHANS）。在其上已开展了一系列新核素合成、新元素合成的实验。该实验装置终端的探测系统，使用了双边硅微条探测器，需同时涵盖目标重核素的裂变碎片、以及α衰变探测；目前读出电子学采用分立电路构建的前放读出板和商用ADC插件。
随着惠州HIAF装置上在建的SHANS II装置对通道和功耗的要求，我们提出了一套新的技术路线，其中前端部分将采用自研的ASIC读出芯片。目前，该芯片已经进行了初版芯片研制，本报告将对该硅微条读出大动态范围前放芯片的设计及相应的测试结果进行介绍。
散裂中子源二期工程包含一条1.6GeV质子束流线，需要一套长期运行的的在线束流监测系统(Beam Monitor Online System, BMOS)用于监测束流强度、位置以及均匀性。根据这一需求，基于SiC探测器设计了能够长期稳定运行的束流监测系统。探测器放置在束流边缘处，做到了在不影响束流本身的情况下通过间接测量的方法监控流强，同时还保证了系统测量具有较高的精度。报告的内容包括该系统的整体概念设计及目前实际系统搭建进展。监测系统进展包含硬件和软件两部分。硬件部分涉及探测器、电子学的选择及其性能测试；软件部分涉及监测系统的控制以及电子学信号到束流强度的还原，同时考虑了探测器长期工作带来的辐照损伤对束流强度计算的修正，并基于目前的软硬件测试结果计算得到系统束流强度测量的精度在1%以内。
碳化硅探测器具有抗辐照、耐高温、高工作电压、高能量分辨、快时间响应等优势，在航空航天、核工业、核医疗、高能粒子物理等前沿领域都有重要的应用。为了保证电场的均匀性和电荷收集的稳定性，通常在探测器表面全覆盖金属电极。但是，金属电极的存在限制了探测器对x射线、低能离子、紫外线和重离子的探测，并影响了瞬态电流技术在探测器中的应用。为解决上述问题，本报告讨论了石墨烯优化的碳化硅探测器的电学特性、信号响应和电荷收集性能。结果表明，石墨烯优化的碳化硅探测器漏电流密度为4.275 nA/cm2@200V，信号上升时间缩短，电荷收集性能更稳定。
在核聚变装置中辐射类诊断包括：软X射线诊断，硬X射线诊断，中子诊断，伽马诊断，中性粒子辐射诊断、辐射量热诊断等。随着聚变参数不断提高，装置的核辐射与强磁场环境对诊断电子学设计提出了更高的抗辐射要求。与此同时，核成像和能谱分布测量需求也不断增多，因此对诊断电子学的多通道采集、信号处理和数据传输速度要求也越来越高。本文重点介绍了聚变装置辐射类诊断电子学在抗辐射设计及大数据信号处理和传输方面的最新研究进展情况。
X射线面阵探测器被广泛用于医疗影像、安全检查和工业无损检测等领域。近年来，基于钙钛矿材料的X射线探测器受到极大关注，其具有X射线吸收截面大、光电性质优异、可低成本制备等优势，在直接式X射线探测器上展现出了广阔的应用前景。然而，目前钙钛矿面阵探测器仍面临大面积均匀制备、与像素电路一体化异质集成等问题亟待解决。
本报告将介绍本人在钙钛矿X射线面阵探测器上的相关工作：通过机械化学球磨法和刮涂法制备了基于多元钙钛矿的X射线面阵探测器，相关方法所获得的面阵探测器具有大面积均匀性，且探测器在高温下可稳定工作。其次，深入分析了钙钛矿材料与像素阵列基底间界面应力，采用异方性导电胶、非晶材料等作为应力缓释层，成功实现了材料与电路的良好集成。
AC-LGAD的电容随着频率变化而变化，但和普通pn结电容表现不同，这对后续的读出电路设计带来挑战，因此本文研究了IHEP-IME 5.6mm AC-LGAD电容随不同输入频率的变化，并根据其特征做了SPICE仿真模拟研究。预期在不同频率下，该模型能够正确反应出AC-LGAD 的耦合电容、条间电容以及体电容随频率变化的关系。
后续在建立了正确地SPICE模型的基础上，将模拟在AC-LGAD不同位置产生的电离粒子电荷脉冲的电信号沿微条的传播情况，并模拟读出电子学的输入特性对探测器输出信号的影响
85Kr、133Xe等长寿命放射性惰性气体核素主要来源于核武器试验、乏燃料后处理、核电生产等人为涉核活动，这类核素具有产额高、半衰期长、物理性质稳定，且不易与其他元素发生化学反应等优良特性，在国际核监督保障和军控核查体系中扮演着重要的作用。其中，85Kr核素肩负着监督和发现秘密Pu材料生产、防止核扩散的重任；133Xe被联合国全面禁止核试验条约组织(CTBTO)...
本研究基于反向同轴点电极高纯锗（HPGe）探测器，利用脉冲形状判别（PSD）技术区分单点与多点事例，以应用于稀有事件探测和低本底测量。研究采用卷积神经网络（CNN）对模拟波形进行训练，并利用实验波形校准前置放大器的响应函数，从而对实验数据进行事例甄别。结果表明，该方法的甄别性能与传统 A/E 方法相当，并在表面事例和背散射事例的识别方面表现出潜在优势。
单片有源像素探测器（MAPS）广泛应用于物理实验的探测系统，包括STAR实验、ALICE实验等。针对背景束粒子入射顶点探测器形成的海量命中，拟采用智能化单片有源像素探测器（Smart MAPS）完成Cluster入射角度的重建，实现背景束粒子命中的标记和筛除，降低系统数据量。本报告介绍了cluster找寻、特征提取算法及神经网络模型的设计，展示了该方案针对一款单片有源像素探测器芯片命中数据的入射角度重建结果，并与复杂神经网络模型重建结果进行了对比和分析。
高颗粒度时间探测器（HGTD） ，将于 ATLAS phase II 升级中安装于 ATLAS 探测器的前向区域，通过以五十皮秒的时间分辨率测量带电粒子的时间信息， 从而抑制堆叠效应。 工程样机（demonstrator） 集成了探测器、前端电子学芯片、外围电子学板、二氧化碳冷却板、后端读出电子学，以及相应的数据采集与探测器控制软件。 通过整体运行对探测器在实际运行环景下各部件功能， 部件间连接情况， 以及完整探测器系统进行测试。 数据获取系统依托于后端电子学接收探测器回传的数据进行解码， 并依据触发编号进行数据聚合， 并永久存储到服务器磁盘。 工程样机也为数据获取系统提供了开发及测试平台。
束流望远镜作为高能物理实验中的关键探测装置，可精确测量目标探测器探测效率和本征位置分辨率等关键参数，为粒子探测器标定及束流特性分析提供重要实验依据。单片有源硅像素传感器具有高位置分辨、高集成度、快响应时间、低噪声以及低物质量的优点，在束流望远镜设计中展现出独特应用价值。作者所在中科大团队与德国电子同步加速器实验室(DESY)合作研发新型硅像素束流望远镜系统，完成了一套6层ALPIDE组成的原型系统的设计并成功开展了两次束流实验。原型系统实现了200kHz触发率、99.8%探测效率与小于4.2×10-6/event的误击中率，对6GeV实验束的径迹分辨率可达3.11μm，其各项指标均达到了新型硅像素束流望远镜系统的相关设计要求。目前正在研制基于TaichuPix3硅像素传感器Zynq...
X 射线成像望远镜（X-ray Imaging Telescope, XIT）作为太阳极轨天文台（Solar Polar Observatory, SPO）的科学载荷之一，主要承担太阳 X 射线观测任务，采用双光栅调制成像的方式实现对硬 X 射线的探测，实现对全日面爆发事件的监测与小尺度活动的 X 射线能谱获取。XIT载荷结构包括前端的准直器和后端的量能器，量能器部分包括42个硬X射线探头和2个软X射线探头，分别由碲锌镉探测器和硅漂移探测器两类探测器组成。本报告将介绍XIT载荷的基本结构和工作原理，并对量能器部分的计划和进展进行汇报。
LGAD探测器是一种具有超高时间分辨率的半导体探测器，此外，它还具有mm级单通道尺寸、增益层薄、抗辐照性能好的特点。这种性能优秀的探测器在加速器束流应用中具有非常好的应用前景。本报告介绍作者在中国散裂中子源开展的LGAD探测器的三方面研究工作。首先是基于LGAD探测器的高能质子能量测量系统的研制。目标是对质子能量实现1%分辨率的测量。其次是基于LGAD探测器的新型μSR谱仪设计，预计能显著提升脉冲型μ子源上开展μSR技术应用的潜力。最后是LGAD探测器在白光中子源零度角上的应用研究。
MASS-Cube是面向高能天体物理研究的创新性技术验证卫星，旨在为下一代大型伽马康普顿望远镜（如MASS and MeVGRO）提供关键技术支持。该载荷搭载了四个三维位置灵敏碲锌镉（3D-CZT）探测器，在立方星平台实现100 keV–3 MeV能段的伽马射线探测，其能量分辨率高达0.8%@662 keV。计划于2025年5月部署至550km低地球轨道，聚焦银河系中心511 keV正电子湮灭线辐射测量。目前，对MASS-Cube的各项性能指标进行了完备的地面标定实验和模拟研究，探测器DOI分辨率优于1.2mm。对于1m外的Na22点源进行了康普顿成像，其511...
研究针对重离子束流实验的高精度探测需求，成功研制了国内首套基于像素探测器的Hi’BT重离子束流望远镜原型系统。该系统采用自主研发的Topmetal-M像素探测器芯片，结合高速光纤通讯架构（单板速率10Gbps，汇总速率60Gbps，误码率<5.8×10⁻¹⁶）和低噪声数据采集技术（非线性偏差≤0.128%，噪声≈2.57mV），实现了对重离子径迹的亚微米级分辨率探测。
在392.92 MeV/u的¹²C⁶⁺束流实验中，系统通过优化的束斑筛选算法和Corryvreckan重建框架，解决了高本底噪声（>37.37 keV·cm²/g LET）及复杂束流条件（通量1.5×10⁴ ions/pulse）下的数据挑战。实验结果显示，X/Y方向位置分辨率分别达6.6-8.9 μm和8.2-11.5...
超级陶粲装置（STCF）作为我国自主研制的下一代高亮度正负电子对撞机，将在2-7...
目前国内规划和正在建设的同步辐射光源对探测器性能要求越来越高，半导体X射线探测器作为目前最先进的探测设备被广泛应用在同步辐射实验中。一般描述X射线光子的物理量包括X光子能量、时间、位置和通量等，按照以上对不同物理量的探测，X射线探测器分为能谱探测器，时间分辨探测器，位置分辨探测器。HEPS光源探测器组针对实验需求，开展了以上几类探测器的国产化研制，部分实现了探测器的全部国产化研制和工程应用，第一次将国产化探测器应用在同步辐射大科学工程中。报告主要介绍像素阵列探测器的工程化研制和测试结果、硅漂移探测器的研制进展和金刚石位置灵敏探测器的研制和工程化应用。最后介绍课题组在未来针对新型实验需求，计划开展的其他新型探测器的研制计划。
空间带电粒子探测是空间科学研究的主要手段之一,在太阳活动与空间灾害天气监测,雷暴活动与地球空间辐射环境耦合机制研究等领域具有重要意义。金硅面垒型探测器在核物理实验以及空间辐射环境中的应用有诸多方面，其耗尽层厚度从10微米到几个毫米厚不等，探测器能量范围也可以覆盖几十keV到几MeV的电子。半导体探测器测试一般只能使用放射源源进行，能点偏少，测试能量也偏低。为了测试带电粒子半导体探测更高能量的响应，我们利用高能所0.1keV-50MeV电子标定束线对探测器进行了能量响应测试。测试结果也与放射源进行了对比。本文介绍了半导体探测器电子测试的过程和结果。通过测试验证了半导体的性能，电子束流测试结果也显示与放射源测试结果一致。
基于碲锌镉探测器的编码、康普顿相机在天体物理、核安保、辐射监测等领域有着广泛的应用。像素型碲锌镉探测器可通过对阴极与阳极信号的解析，获取射线作用三维位置，实现编码或康普顿成像功能。本研究基于4块22mm22mm15mm的像素型碲锌镉探测器，耦合16片CPRE32芯片，开发了CZT探测器成像模块。该模块包含484路阳极通道与4路阴极通道，芯片间通过串行菊花链式互联，信号串行读出。经测试，探测器模块水平位置分辨2mm，深度分辨2.6mm，测量能量范围覆盖60keV-2MeV，能量分辨小于2%@662keV。基于该探测器模块开发了便携式编码/康普顿双模相机，实现了40°视野编码与图像融合成像，且初步开展了全空间方位角的康普顿成像功能验证。
报告包含晶体生长、X射线探测器和耐辐射性等研究内容。基于表界面张力分析，开发层析诱导结晶工艺。基于温压调控结晶动力学分析，开发真空蒸发晶体生长工艺，成功生长出传统三元MAPbX3（X=I, Br, Cl）、混合有机阳离子（CsxFA1-xPbIyBr1-y，CsxMA1-xPbIyBr1-y）、混合卤素阴离子（MAPbIxBr3-x）、全无机（CsPbBr3）和低维（BA2PbI2Br2）等多种钙钛矿单晶。基于高质量MAPbBr3单晶制作的X射线探测器，获得54 nGy s-1检测限、24552 μC Gy-1...
碳化硅（SiC）凭借其宽禁带特性和强化学键能，已被视为替代硅制造抗辐射电离粒子探测器的潜在材料。但是相同能量的粒子在碳化硅中产生的电子-空穴对数量是硅的2/3，因此SiC探测器的脉冲幅度相对较低。制备低增益的SiC探测器可以提高信噪比并具有良好的抗辐照特性，第一版4H-SiC LGAD(SICAR)其增益可达2-3倍，并对该器件进行了80 MeV 能量质子辐照（2 × 10¹¹neq/cm2 ~ 1 × 10¹⁴ neq/cm2）。
通过对辐照前后器件的电流-电压、电容-电压测试以及缺陷表征研究了辐照缺陷对辐照前后的的漏电流和电容以及电荷收集效率的影响。
超宽禁带半导体金刚石拥有卓越的抗辐照性能以及极佳的载流子输运特性，被认为是对强辐照、极端环境辐射场进行探测的理想半导体材料，具有重要的应用前景。近年来，化学气相沉积（CVD）金刚石技术的快速发展使得大尺寸、低成本的金刚石得以获取，我国的金刚石辐射探测器近年来在电荷收集性能上取得突破性进展，在器件和材料研究方面正在迅速提升。本报告将具体介绍金刚石辐射探测领域的国内外研究情况，及西安电子科技大学在金刚石辐射探测器和材料领域取得的重要进展。
三维电极硅探测器在1997年由夏威夷大学的Parker教授等提出，之后几年在斯坦福大学成功制备。相较于平面探测器，三维电极硅探测器摆脱了晶圆厚度的限制，电极间距可以做到远小于晶圆厚度，很小的偏置电压即可达到全耗尽，功耗与冷却系统要求降低；光子或高能粒子入射产生的信号载流子漂移方向垂直于电极，小的电极间距使得大部分载流子还未被各种强子或高能轻子辐照产生的深能级缺陷复合或俘获便被读出电极收集。2012年，欧洲核子研究中心对LHC进行第一次关机升级时，ATLAS插入一个新的像素层——可插入B层(IBL)，三维硅探测器被首次应用。在未来的ATLAS...
相比于传统的平面型硅探测器，三维硅探测器是一种抗辐照性能更强的探测器，同时也具有实现时间-空间(4D)分辨的潜力。经过国内外数十年的研究，三维硅探测器技术已用于研究高能物理的大型强子对撞机上，其可耐受1×1016 neq/cm2 1MeV等效中子辐照通量。我们的团队致力于新型三维硅像素探测器的研制，包括探测器的仿真设计和器件加工。在完成器件设计和关键工艺验证之后，我们设计并提交了第一版版图，目前仍在学校的微纳研究与制造中心流片。本报告将会介绍器件在不同几何或工艺参数下的仿真结果，器件加工流程，以及预计会展示流片完成后器件的电学性能测试结果。
针对半导体粒子像素探测器，为减弱信号串扰效应、抑制漏电流，通常在相邻像素之间设置较大间隔，并为每个像素设计冗余的JTE结构。这种设计将导致死区面积占比过高，从而影响像素探测器的综合探测性能。为平衡信号串扰与死区占比问题，本文结合MC和TCAD模拟方法，明确影响信号串扰效应的主要因素在于局域电场的集聚。在此基础上，根据粒子在探测器中的传输规律设置合理的间隔宽度，并采用多区域离子注入工艺为每个像素设计高效的JTE结构，从而对局域电场参数进行调控。借助于微太中心的微纳加工平台，初步完成厘米级4×4 SiC PiN结构的粒子像素探测器流片及测试工作。该探测器可有效抑制信号串扰效应，并将死区占比由原来的40%降低到15%以下，每个像素的漏电流均小于300pA@500V。
SiPM(silicon photomultiplier)硅基探测器近些年发展迅速，其小体积，高增益，低工作电压，低磁干扰的优势促进多个行业的发展，其中就包括高能物理和核医学成像。TOF-PET(time of flight–positron emission tomography)飞行时间正电子发射断层扫描在原本的PET基础上引入了时间概念，更加精确的定位到放射衰变的位置，大大提高了成像的速度和精度。实验探测器部分使用参考探测器（单像素SiPM，MicroFJ-30035）和PET探测器（6×6...
本研究提出一种基于三维堆叠封装的完全可重构主动淬灭单光子雪崩二极管（SPAD）阵列。该器件采用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）裸芯片与4×4 SPAD阵列裸芯片的异构集成方案，通过FPGA三态门和查找表（LUT）实现动态淬灭功能。该架构将淬灭机制与SPAD阵列完全解耦分离，支持单光子雪崩二极管的独立优化设计（包含非硅基材料），相较于传统ASIC方案具有开发周期短、成本低、灵活性高等优势，适用于研发阶段及小批量应用。
SPAD阵列采用N-on-P结构设计，每个像素有源区面积为60 μm×60 μm。在过偏压3.2 V、淬灭保持时间375 ns条件下，暗计数率分布在6-11 kcps/pixel之间，后脉冲概率低于10%；测得最近邻与次近邻光串扰率分别为80%和30%。该阵列在5MHz 的频率下呈线性响应，光子探测概率（PDP）在700 nm波长处达到峰值为23.1%，905...
MeV波段的伽马射线成像在研究核合成过程、致密天体物理及行星形成方面具有重要的科学价值。碲锌镉探测器具备原子序数高、宽禁带等特性，使其对伽马射线探测有较高的能量分辨率。我们基于一套IDEAS公司的三维碲锌镉康普顿望远镜原型系统完成探测器信号深度修正算法和成像初步验证。该系统采用尺寸为 22 mm×22 mm×10 mm 的11×11像素阵列的碲锌镉晶体，并以IDEAS公司的GDS-10 ASIC芯片为核心，实现三维碲锌镉多通道低噪声的读出。探测系统对Cs-137的662 keV全能峰分辨率在经过深度矫正后优于0.9%，并采用直接反投影算法实现了点源成像。未来，我们计划研制一套三维碲锌镉康普顿望远镜原型系统。
碲锌镉（CdZnTe，CZT）探测器相较于其他半导体探测器，具有电阻率较高、原子序数较高、可室温工作、能量分辨率高以及性质稳定等优势，具有十分广阔的应用市场前景。我们团队基于CZT探测器开发了一款直流耦合的低噪声、大动态范围128通道前端读出芯片，并已流片测试。结果表明，在电学测试下通道非线性度小于2%，高增益通道ENC最好可达82e-。使用迪泰克DT-PA02 CZT探测器进行联合测试，使用241Am放射源测试高增益通道在59.5keV处的能量分辨率最好可达6%，使用22Na放射源测试低增益通道在511keV处能量分辨率最好可达6%。
本研究基于国内 0.18 µm 高压 CMOS 工艺，研制了高压像素传感器原型芯片，该芯片采用大尺寸灵敏二极管高压偏置方案，像素尺寸为 50 µm×50 µm，芯片面积 5mm×5 mm，像素内集成了电荷敏感前置放大器、整形器、甄别器和锁存器。灵敏区的功耗约为...
在天体物理研究领域，对高能量的空间伽马射线进行探测成像是一种重要的研究方法，为了加强我们通过伽马射线和宇宙射线源寻找暗物质粒子的能力，中国计划研制超大面积空间望远（Very Large Area gamma-ray Space Telescope, VLAST）。该望远镜在GeV-TeV能段接受度高达10 m2·sr,...
钆镓铝基陶瓷Gd3(Al2Ga3)O12（GAGG）晶相属于立方晶系的石榴石结构，适于制备透明陶瓷而展现出良好的光学特性。GAGG具有很高的化学稳定性，且Gd3+的最外层4f电子层为半满结构，适合作基质材料被多种稀土离子取代，从而在GAGG透明陶瓷中实现荧光或闪烁特性。本报告基于对GAGG体系进行多种稀土离子掺杂设计并对制备工艺优化从而实现透明陶瓷的可控制备，进而对其闪烁、荧光、光学温度传感等特性进行了部分探索研究。
低增益雪崩二极管传感器（LGAD）具有超高的时间分辨率和抗辐照特性，。位于欧洲的大型强子对撞机（LHC）将升级为高亮度LHC（HL-LHC）。亮度的提高会产生严重的事例堆积效应，并伴随着更强的辐射环境。基于LGAD技术的高颗粒度时间探测器（HGTD）将用于ATLAS中时间探测器的建造，以解决事例堆积问题。但是，LGAD传感器的击穿电压对于增益层离子的分布特别敏感。本文系统的研究了不同增益层工艺条件下LGAD的击穿电压特性，利用TCAD仿真工具对LGAD传感器及其制备工艺进行了仿真，分析了增益层硼离子注入能量和剂量对于LGAD的击穿电压性能的影响。
介绍CPRE能量测量型系列芯片研究进展，读出种类由SiPIN/CZT扩展到SiPM，规模扩展到64/128通道及小规模面阵。噪声性能进一步优化，并增强了抗单粒子辐射能力。
可控核聚变被称为人类的终极能源。目前，以国际热核聚变实验堆（ITER）、东方超环（EAST）等为代表的磁约束托卡马克是最为成熟的聚变装置。ITER预期于2035年左右启动运行，并成为第一个在等离子体中产生净能量增益的磁约束聚变实验堆。为了实现对等离子体状态的有效监测，ITER的等离子体诊断系统需要对真空腔室外环境的中子、γ、X射线等多种粒子进行高效率探测，以保证装置的安全运行。
X射线晶体衍射仪系统（X-Ray Crystal Spectroscopy,...
低增益雪崩探测器（LGAD）由于兼具优秀的时间分辨和一定的空间分辨能力，被用于ATLAS phase-II升级中的高粒度时间探测器(HGTD)项目。为了发挥其高粒度的优势，需要通过倒装焊工艺将探测器与相同通道尺寸的前端读出芯片进行键合，通过前端读出芯片完成对探测器信号的收集、放大、甄别和时间测量。ALTIROC是由OMEGA等多家单位合作为ATLAS升级中LGAD读出设计的前端读出芯片，本报告将介绍LGAD与ALTIROC键合后的性能表现。此外，中国科大的LGAD团队也为LGAD读出研制了一款名为LATIC的原型芯片，将会介绍USTC IME sensor与LATIC的键合过程和测试结果。
高速串行传输通常搭配光纤驱动来进行大规模数据传输，在当前及下一代高能物理实验中不可或缺，而单芯片数据传输带宽会在一定程度上影响电子学系统规模。我们基于55nm工艺，针对前端抗辐照的读出电子学系统，开发了一款10 Gbps串行传输核心电路，主体包括低噪声时钟产生电路——锁相环（PLL），32路输入的并-串转换电路（MUX），和一个多级电流模逻辑（CML）驱动器。
锁相环采用电感-电容谐振核心，结合经典三阶环路架构，实现了4.74 ~ 6 GHz的时钟输出频率，实测随机抖动小于0.5 ps，1 MHz频偏相噪约-104 dBc/Hz。MUX采用全CMOS逻辑二叉树结构实现，在关键节点加入占空比校准电路确保高速时钟1:1的占空比，避免输出信号大小眼的问题。当前版本输出采用标准CML输出级，由5级前置放大器逐级驱动，但其电流较高（~38...
超级陶粲装置（STCF）是预研中的下一代正负电子对撞机，其预期质心能量在2-7GeV，峰值亮度大于$0.5×{10}^{35}{cm}^{-2}\cdot{s}^{-1}$。单片有源像素传感器（MAPS）因其高位置分辨、低物质量等优势，被作为STCF内径迹探测器的重要候选方案之一。STCF MAPS要求同时具备位置、时间和电荷测量能力，且对功耗有严苛要求。为此，研究团队分别基于国外成熟工艺和国内工艺进行了原型验证芯片设计。本报告将介绍芯片设计方案、基于180 nm CMOS工艺研制的原型芯片的初步性能测试结果、以及根据测试结果进行的优化改版设计。
束流监测系统被称为加速器的“眼睛”，在加速器束流调试与实时监测中发挥着关键作用，其通过监测束流参数来提升束流品质。采用电荷搜集型硅像素探测器芯片读出技术的气体探测器，凭借其高空间分辨率与高通量束流适应能力，在非阻拦式束流监测领域展现出显著优势。面向束流监测的应用，我们对电荷搜集型硅像素探测器芯片开展了逐步的技术探索，研制了IMPix硅像素探测器芯片。利用重离子电离空气产生电子，再利用电场驱动电子飘移到芯片上被吸收，最后由芯片读出的信息重建出径迹二维谱，由此计算径迹分辨率。通过实验验证了基于国内工艺研发的电荷搜集型硅像素探测器芯片能够测量到重离子的径迹。
当前，大型强子对撞机（LHC）的升级工程与环形正负电子对撞机（CEPC）的研发项目，对径迹探测器的性能提出了更高要求。探测器需满足高位置分辨（约10 μm）、高时间分辨（约5 ns）、低功耗密度（小于200 mW/cm²）等核心指标，同时需兼顾强抗辐照能力与低物质量设计，并适合大面积集成。基于55 nm先进工艺节点的高压CMOS单片探测器技术，为解决上述挑战提供了有效方案。本报告将从实验背景和需求出发，简要介绍已有的无源像素传感器以及前端电路的设计，并结合电气和放射源测试结果展开讨论。最后，阐述新版芯片的设计考虑以及测试准备。
The fast luminosity test for accelerator experiment is very important for the physics goal and the safety operation. The shallow carbonated LGAD designed by IHEP shows very good radiation hardness which could service from 2.5e15 neq/cm2 irradiation. Recently, the shallow carbonated IHEP-IME has been applied to the LHC ATLAS. And IHEP-LGAD is going to installed at the Belle II this year. This...
基于声子探测的光-热两维读出低温晶体量热器具有极好的能量分辨、极低的探测阈值以及独特的粒子鉴别能力，成为稀有衰变实验极具竞争力的技术选择。反应堆中子辐照核嬗变掺杂锗半导体温度传感器（NTD-Ge）和高纯锗低温光收集器（LD）是低温晶体量热器的关键核心器件。NTD-Ge直接决定了量热器的灵敏度，LD则直接影响量热器的粒子鉴别能力。本报告主要介绍课题组以10N高纯锗片为基材建立的NTD-Ge全链路研制工艺，并对NTD-Ge_USTC进行了mK深冷低温测试，结果符合理论预期；同时将介绍对LD光学薄膜开展的工艺探索及常温下的系列表征测试。
本报告介绍了中国科学技术大学和中科院微电子研究所为ATLAS高粒度时间探测器项目研制的低增益雪崩探测器在预量产阶段的表征与性能研究。通过系统性实验评估了其关键性能参数：基于漏电流-电压测试确定了器件的击穿电压；通过电容-电压测试确定了增益层耗尽电压和全耗尽电压；通过贝塔源测试确定了探测器的时间分辨能力；通过束流测试确定了探测器的计数率。综合上述结果，预量产探测器的关键性能参数均达到设计指标，良率评估结果符合高粒度时间探测器项目的要求。目前该探测器已通过合作组审查，标志着预量产阶段的完成，为未来高亮度大型强子对撞机升级中顶点探测与时间测量性能的提升奠定了重要基础。
近年来CMOS探测器/传感器的性能有了巨大的提升，在爱因斯坦探针卫星（EP）需求牵引下，开始了(国产)科学级X射线CMOS探测器的研制，于2020年成功研制6 cm × 6 cm，4k × 4k像素阵列，读出帧频20Hz的大靶面X射线探测器。经过测试，其暗电流为0.02e/pixel/s@-30°，室温下能量分辨率可达180eV@5.9keV（经过增益修正可提高到140eV），读出噪声3e。已有48片该探测器用于EP卫星，在轨表现了优秀的性能。相比较传统的CCD型探测器，CMOS探测器在读出速度、抗辐照性能、制冷需求、高集成度和成本上有着巨大的优势，在光学、紫外、X射线和宇宙线探测等领域有着巨大的应用前景。
碲锌镉（CdZnTe）因其优异的能量分辨率和室温工作能力，在X射线和伽马射线探测领域表现出广泛的应用前景。本文介绍了一种CdZnTe（CZT）探测器的设计，该探测器采用双面正交微条电极结构，实现了核辐射探测的高能量分辨率和高空间分辨率。通过仿真模拟，在单个电极条尺寸为150µm（宽度+间隙）区间内，验证了不同电极尺寸对探测器性能的影响，同时探究了探测器的能谱响应，在6keV下FWHM为161.4eV，在60keV下FWHM为512.6eV。
极紫外（EUV）辐射探测器在集成电路科学仪器装置、航天航空等领域有重要应用前景，目前硅基EUV探测器的研究国内尚无报导。2013年荷兰代尔夫特理工大学联合比利时国家微电子中心开发并制造了一种pure-B EUV光电探测器，具有接近理论值的响应度和超高的稳定性，然而Pure-B EUV探测器内部光生载流子产生和收集机制尚未有文献深入报导与研究。本文基于关键工艺实验测试结果，通过仿真得到了pure-B光电二极管的电学性能，包括电势/电场分布、耗尽区宽度与施加偏压的关系、暗电流、电容等，并利用减压化学气相沉积（RPCVD）技术在8英寸CMOS兼容的工艺线开发制备了pure-B光电探测器，测试结果表明在-1V下器件具有低至0.01 nA/mm2的低暗电流密度，证明在Si表面形成一种高质量且近乎无缺陷的超浅结，光学测试正在进行中。
自从1895年伦琴发现X射线以来，辐射探测技术快速发展，被广泛应用于医疗影像、安检安防、工业无损检测、核安全监测、资源勘探、基础科学和空间科学等诸多领域。从探测材料和工作原理划分，辐射探测器主要可分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。本报告从各类射线与半导体材料的相互作用以及半导体探测器工作原理和信号处理过程入手，着重探讨碲锌镉（CdZnTe）半导体辐射探测器在不同应用场景下的研究进展，包括晶体材料性能的优化、探测器器件设计以及系统集成等。同时，报告还将探讨CdZnTe探测器在相关领域的应用潜力和最新发展。
双面正交条高纯锗探测器因其优异的能量与位置分辨特性，广泛应用于核结构测量、核医学和天文学等领域。本文基于已验证的单面多条电极探测器仿真平台，建立了双面正交电极结构的模拟平台，研究电极几何参数对探测器性能，包括位置分辨率和电荷共享的影响机制。本研究为优化双面正交探测器的电极设计提供了理论依据，对开发高性能辐射成像探测器具有指导意义。
高能宇宙辐射探测设施(HERD)项目是计划安装在中国空间站上的空间天文和粒子天体物理实验。硅电荷探测器(SCD) 是HERD的子探测器之一，用于测量Z=1至28宇宙线粒子的电荷量。本研究将介绍SCD全尺寸探测器模块的首次研制与测试结果。
4H-SiC辐射探测器研发
（投稿方向1：半导体辐射探测器技术）
韩运成1,2，任雷1,2，孟祥东1,2，Hanine Chayma HATTAB1,2，李永华3，王洋3
（ 1. 中国科学院合肥物质科学研究院；2. 中国科学技术大学；3. 中国科学院近代物理研究所；Email: yuncheng.han@inest.cas.cn...
硅漂移探测器在电子显微镜SEM、X射线荧光光谱（XRF）、同步辐射光源和粒子探测等领域有着重大的应用。我们采用创新的原理、结构和工艺，系统地构建了新型硅漂移探测器。本报告研究发现，硅漂移探测器阳极（anode）的掺杂浓度、掺杂深度对漂移电子的收集有着重要的影响。我们把硅漂移探测器的阳极的掺杂浓度从1E18/cm-3提升至1E20/cm-3，把掺杂深度从50nm提升至1000nm，可以看到在阳极收集的电子浓度，提升了5倍以上，这对于提升计数率和探测效率有着重要的意义。
摘 要
在CEPC探测系统设计中，对撞产生的末态粒子能量主要分布在 0-5 GeV 的低能区，探测器系统对末态粒子鉴别能力对味物理至关重要。为了提高味物理的研究潜力，需要高精度的飞行时间探测器（TOF）加强低能区的粒子甄别能力，基于低增益雪崩二极管（LGAD）技术的时间探测器是最新且具竞争力的方案 。
低增益雪崩二极管（LGAD）是一种高精度的硅基时间探测器，具有10-50的典型增益。交流耦合低增益雪崩二极管（AC-LGAD）是基于LGAD发展出来的新型探测器，其不但具有LGAD的时间分辨能力（∼30ps），还具有很高的空间分辨能力（∼10µm），是一种有很大潜能的4D探测器。本次报告内容是通过激光实验探究大面积strip型AC-LGAD的信号传输，分别探究在沿strip方向上信号传输的变化与间隔多个strip时对信号传输影响。
金刚石作为超宽禁带半导体材料，是下一代强辐射场探测器的理想材料，由于缺少尺寸接近厘米级的探测器级CVD金刚石材料，在对核反应过程测量、医学辐射成像、石油勘探等场景中的应用受到了限制。当前，金刚石材料缺陷导致的载流子输运特性恶化[1]、以及大尺寸生长中的开裂问题已经成为限制探测器级金刚石材料开发中的最重要问题。迄今为止，全球电荷收集效率（CCE）大于95%的商业探测器级金刚石面积仅为4.5×4.5...
超级陶粲工厂（STCF）是我国科学家提出的下一代高亮度正负电子对撞实验。在其谱仪量能器的技术预研中，选择了pCsI+APD的技术路线。本报告将介绍针对APD的高精度、高时间分辨读出电子学设计，及基于此的量能器样机设计。此外，本报告还将介绍滨松公司研发的APD探测器及国产APD探测器性能指标测试结果。
