LHCb RICH 升级的光电探测器和前端电子学

LHCb 实验的 RICH 探测器可在宽动量范围（2 至 100 GeV/c）内识别 CERN LHC 高能质子 - 质子碰撞中产生的强子。切伦科夫光被收集在对单光子敏感的光子探测器平面上。RICH 将进行升级（2019 年），以在每个束团交叉处以 40 MHz 的速率进行读出。当前的混合光子探测器（HPD）将被多阳极光电倍增管（Hamamatsu R11265 和 H12699 MaPMTs 的定制版本）取代。这些 8$\times$8 像素器件凭借其小像素尺寸、高增益、可忽略的暗计数率（$\sim$50 Hz/cm$^2$）和适度的串扰，满足了实验要求。报告了几种管子的测量性能及其长期稳定性。一种名为 CLARO 的新型 8 通道前端芯片已采用 0.35 $\mu$m CMOS AMS 技术设计，用于 MaPMT 读出。CLARO 芯片工作在二进制模式，结合了低功耗（\hbox{$\sim$1 mW/Ch}）、宽带宽（基线恢复时间 $\leq$25 ns）和抗辐射能力。一个 12 位数字寄存器允许优化每个通道的动态范围和阈值电平，并提供现场校准工具。文中介绍了电子学的设计选择和特性表征。