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大亚湾 PMT 读出电子学介绍

王铮 2009-4-21 中科院“核探测技术与核电子学重点实验室”年会. 大亚湾 PMT 读出电子学介绍. 大亚湾实验方案. 探测器系统. RPC 探测器. 水切伦科夫探测器. 中心探测器. 3 个实验大厅。每个实验厅内有 3 种探测器：中心探测器，水切伦科夫探测器，和 RPC 探测器。. DYB 中微子实验的 VME 读出系统. PMT 个数、 FEE 插件个数以及 VME 机箱统计. 整个大亚湾实验，共使用光电倍增管 2498 个，需要 158 个 PMT 读出电子学（ FEE ）插件，共 14 个 VME 机箱，构成 14 个相对独立的读出子系统。.

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大亚湾 PMT 读出电子学介绍

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Presentation Transcript

  1. 王铮 2009-4-21 中科院“核探测技术与核电子学重点实验室”年会 大亚湾PMT读出电子学介绍

  2. 大亚湾实验方案 探测器系统 RPC探测器 水切伦科夫探测器 中心探测器 3个实验大厅。每个实验厅内有3种探测器：中心探测器，水切伦科夫探测器，和RPC探测器。

  3. DYB中微子实验的VME读出系统 PMT个数、FEE插件个数以及VME机箱统计 整个大亚湾实验，共使用光电倍增管2498个，需要158个PMT读出电子学（FEE）插件，共14个VME机箱，构成14个相对独立的读出子系统。 整个电子学系统造价 约850万 PMT读出插件 约500万

  4. PMT读出电子学的任务 • 同时满足中心探测器和水切伦科夫探测器对PMT信号读出的要求，共计约2498个PMT信号读出。 • 功能： • 测量每个PMT信号的电荷量信息 • 测量击中PMT的时间信息 • 为触发系统提供实时的PMT击中数(NHIT)信息 • 为触发系统提供实时的ESUM(能量和)信息

  5. 中心探测器各PMT接收到的光电子数模拟 光电子数 PMT(R5912)输出信号特征研究 由此确定PMT读出插件的电荷测量范围 rising edge : 4ns falling edge : 10ns PMT gain: 107－3×107 linearity: 5%@(0－625p.e.)

  6. Linearity of PMT output Hamamatsu response to large light signals

  7. PMT读出电子学系统设计指标

  8. 设计难点 • 电荷测量动态范围大：16bit， • 电荷分辨要求高，为0.1个光电子。 • 解决办法： • 分量程数字化： • 低量程 12bit；（~100pe) • 高量程 12bit

  9. PMT读出电子学系统构成

  10. VME机箱系统 PMT读出电子学系统构成(续) • 每个VME子系统由一个POWER PC，最多16个FEE插件，一块触发判选插件，一个FADC插件，一个扇出插件构成。每个前端电子学插件能处理16路光电倍增管信号。 • 采用相对独立的前端电子学系统的设计

  11. FEE设计方案

  12. VME机箱系统 FEE PCB版图 FEE插件 PMT读出电路实现

  13. 电荷测量测试结果

  14. 时间测量测试结果

  15. ASUM输出信号测试

  16. NHIT输出信号测试

  17. 进度 • 2007年4月完成FEE ver.1.0设计 • 进行了IHEP模型探测器实验 • 2008年9月完成FEE ver.1.2改进 • 2009年4月完成FEE ver.1.3改进 • 2009年10月完成第一个中心探测器电子学小系统（14 FEE）的安装调试

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