Speaker
木槿 李
(中国科学院高能物理研究所)
Description
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, XRCS）是ITER诊断系统的重要组成部分，负责监控等离子体杂质水平和第一壁材料的受损情况。探测器需要对Xe、W谱线实现单光子灵敏的大面积探测，其光子能量约3keV。混合型光子计数探测器已有很多成熟的商业产品，但其优化能量区间多在6~20keV，噪声水平偏高；且探测器前面板通常与后端电子学紧密集成，不适合在ITER高中子通量的环境下运行。
法国马赛粒子物理研究中心和中国科学院高能物理研究所合作，针对ITER XRCS系统的需求，计划研发一款在3keV能量下单光子分辨的光子计数型探测器。该探测器基于某CIS 65nm工艺研发，希望利用Stitching技术实现大面积低死区的探测器面板。本报告将介绍项目的整体计划和两种基于该工艺的像素电路设计。探测器逻辑像素尺寸为150μm×150μm，物理像素尺寸为25μm×25μm，两种像素分别采用模拟和数字求和方式解决逻辑像素和物理像素的尺寸矛盾。基于电荷灵敏前端结构，实现了30 e-的ENC和良好能量线性；基于ALPIDE-like的前端结构，实现了7e-的ENC。
Author
木槿 李
(中国科学院高能物理研究所)
Co-author
Wei Wei
(IHEP, CAS)
