CDEX-10 于 CJPL 中的脉冲数字化仪与读出电子学原型
仪器与探测器
2020-01-29 v1 高能物理 - 实验
摘要
CDEX（中国暗物质实验）目前正处于升级至约 10 kg HPGe（高纯锗）探测器（CDEX-10）于 CJPL（中国锦屏地下实验室）的阶段，旨在探测 WIMP（弱相互作用大质量粒子）。CDEX-10 的一个 HPGe 探测器（约 1 kg）从前置放大器输出六路模拟信号与一路禁止信号。模拟信号经两个 6-us 与一个 12-us 成形放大器以及三个定时放大器调理。禁止信号用于触发。来自成形与定时放大器的模拟信号被数字化以获取能谱与上升时间分布。上升时间分布用于甄别表面、体及极体事件，有助于抑制暗物质探测中的本底水平。先前 DAQ（数据采集系统）由商用模块组成，因采样率有限（100 MSPS）不足以区分体与极体事件。此外，随着通道数增加，系统将通过把触发逻辑集成于 FPGA（现场可编程门阵列）中而简化。本文设计了一个名为 RAIN4HPGe 的原型，具备脉冲数字化仪与读出电子学，集成了 14 位 100 MSPS ADC（模数转换器）、12 位 1 GSPS ADC、FPGA 等。基于 ZYNQ SoC（片上系统）的 RAIN1000Z1 读出模块用于经由千兆以太网读出。与先前的商用方案 DAQ（数据采集系统）相比，RAIN4HPGe 可实现更好的能量分辨率，例如在 122 keV 处从 558 eV 提升至 474 eV。而且，借助 1 GSPS ADC，RAIN4HPGe 对体与极体事件的甄别性能得以改善。
引用
@article{arxiv.1912.01891,
title = {Prototype of Pulse Digitizer and Readout Electronics for CDEX-10 in CJPL},
author = {Jinfu Zhu and Hongming Li and Tao Xue and Liangjun Wei and Jianmin Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01891},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 11 figures