Development, Characterization, and Testing of a Bias Supply for SiPMs in the CMVD Experiment
针对CMVD实验中SiPM对偏置电源的高稳定低噪声需求，设计了一款50-58V可调、带数字控制与电流监测的偏置电源，支持多SiPM并联供电与前端电子学集成。
2025-07-08 physics.ins-det
SiPM Gain Stabilization Studies for Adaptive Power Supply
本文中，我们提出了在欧洲核子研究中心的气候室的SiPM增益稳定的研究。我们目前的结果没有测试过的四个探测器，三个从滨松和一个从KETEK。其中两个Hamamatsu SiPM是具有减少串扰的沟槽的新型传感器。我们使用一个改进的读出系统与数字示波器控制一个专用的LabView程序。我们改进并自动化了分析，以处理大型数据集。我们已经测量了在固定温度下的增益与偏置电压的依赖性和在固定偏置电压下的增益与温度的依赖性，以确定稳定增益的偏置电压对温度的依赖性$V(T)$。我们表明，增益保持稳定，优于$\pm 0.5\%$在$20^\circ \rm C - 30^\circ C$的温度范围内，如果偏置电压与温度进行适当的调整。
2016-02-29 hep-ex physics.ins-det
Continually Working Multiwire Porous Detectors of Radiation
已知的多孔多丝辐射探测器的性能在脉冲电压供应模式下是稳定的。本文介绍了在恒压供电下工作的多丝多孔探测器的研究结果。实验结果表明，该探测器性能稳定，空间分辨率达到$Δx β\pm 60 μm$ .
2002-02-12 physics.data-an physics.ins-det
High voltage charging system for pulsed power generators
专为线性Transformer驱动器（快速脉冲功率发生器的现代化化身）充电而开发的一款坚固耐用的便携式电源。它能够在1 mA下产生+100 kV和-100 kV，同时承受脉冲功率发生器触发时产生的大电压尖峰。三级设计结合了零电压开关电路、使用铁氧体磁芯的升压Transformer和双路Cockcroft-Walton电压倍增器。零电压开关电路驱动与电容器并联的Transformer的初级。利用该驱动器，储能电路自然地保持在其谐振状态，从而允许在宽范围的负载条件下在零电压开关电路和Cockcroft-Walton电压倍增器之间实现最大能量耦合。
2018-07-03 physics.ins-det
Development of a multi-channel power supply for silicon photo-multipliers used with inorganic scintillators
目前的研发项目的动机是基于JEDI国际合作的要求，旨在测量储存环中带电粒子的电偶极子矩（EDM）。这一实验的最重要组成部分之一将是一个专门设计的偏振计，其探测系统基于模块化无机闪烁体（LYSO晶体）量热计。热量计模块由硅光倍增器（SiPM）读出。本文介绍了一种用于旋光模块的多通道电源的开发，为SiPM提供非常稳定和干净的偏置电压。为了确保SiPM与基于晶体的热量计模块的最佳性能，并保证所需的热量计稳定性水平，电源必须满足几项质量要求。此外，它需要提供的功能，包括通过网络的遥控，输出电压的斜坡，测量和发送有关其输出电压和电流的信息，等所获得的结果表明，为JEDI旋光仪的目标得到满足。开发的硬件将是有用的基础和应用研究，医疗诊断技术和工业，其中SiPM使用的其他领域。
2020-02-05 nucl-ex physics.ins-det
A Cockcroft-Walton PMT base with signal processing circuit
设计了一种用于μ子探测器的表面贴装14针Cockcroft-Walton光电倍增管底座，该底座同时提供高压电源和信号处理。整个系统包括探测器在内均采用+5V直流电源输入，具有体积小、功耗低、便携性好等特点，很好地满足了移动工作站上电池供电的要求。详细的描述和测试结果的原型。
2016-06-02 physics.ins-det
PETAT -- An ASIC for Simple and Efficient Readout of Large PET Scanners
本文介绍最新一代PETA读出ASIC，通过无FPGA的分层串行读出、时间排序数据流和串行供电架构，简化大型PET扫描仪的电子学设计并降低供电压降与功耗。
2024-12-03 physics.ins-det physics.med-ph
New approach for SCR selection and optimization for Septum magnet power supply with high reliability
本文介绍了一种选择可控硅整流器（SCR）的新方法。在这种方法中，尝试从数据手册中给出的I2t额定值中选择SCR。为此，我们称之为I2t降额因子的因子被定义为SCR的I2t额定值与待切换的电流脉冲的I2t值的比率。因此，要在电源中使用的SCR从其I2t降额因子中选择。使用不同制造商的SCR进行了三个不同的实验，以估计I2t降额因子的值。在这些实验中，SCR经受最大热应力，直到SCR开始显示降解。正向阻断电压和漏电流是用于表征应力之前和之后的SCR的参数。这些实验的结果进行了介绍和讨论。这种方法将是很大的帮助时，脉冲额定值的SCR，如瞬态热阻是不可用的。最后给出了一种低成本、高可靠性的隔片磁铁电源的设计方法。
2017-08-05 physics.ins-det
Evaluation of Radiation Hardness of High-Voltage Silicon Vertical JFETs
在未来的ATLAS Inner Tracker中，每个硅条模块都将配备一个开关，能够在传感器出现故障时将高压电源与传感器分开。置于高压电源和传感器之间的开关需要在其断开状态下维持高电压，以便在接通状态下为传感器漏电流提供低电阻路径，并且辐射强度高达1.2e15 neq/cm 2，以及其他要求。虽然GAN JFET已被选为合适的抗辐射开关，但布鲁克海文国家实验室开发了硅垂直HV-JFET作为替代选择。预辐照结果表明，器件的功能和证明，硅HV-JFET满足预辐照开关的要求。为了评估辐照后的适用性，在Jozef Stefan研究所（JSI，斯洛文尼亚卢布尔雅那）对一些p型HV-JFET进行了中子辐照。本文报道了这些辐照器件的静态表征和TCAD数值模拟，用于深入了解辐照后行为的物理学。
2020-07-21 hep-ex physics.ins-det
Study of the pulse power supply unit for the four-horn system of the CERN to Frejus neutrino super beam
本文讨论了CERN-Fréjus中微子超束振荡实验中四喇叭系统的电源研究。正在研究电源，以满足超级束质子驱动器的物理潜力和兆瓦功率要求。产生了最大电流为350 kA、脉宽为100 μs、频率为50 Hz的半正弦电流波形，并分配给四个喇叭。为了提供聚焦产生中微子束的带电介子所需的电流，一组电容器以50 Hz的频率充电到+12 kV的参考电压，然后通过一个大开关通过一组带状线以相同的速率放电到每个喇叭。电流恢复阶段允许在放电阶段之后快速地反转电容器的负电压，以便回收大部分注入的能量，从而限制功率消耗。该系统的能量回收效率非常高，达到97%。出于可行性原因，采用了模块化架构，其中8个模块并联连接，以向四喇叭系统提供44 kA的峰值电流。
2013-05-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Output stages inside a negative feedback loop: application to a low-voltage three-phase DC-AC converter for educational purposes
本文提出的电路旨在提供三个40 Vpp 50 Hz的交流电压源，它们之间的120度相位分离。这是一种完全模拟的电路，使用标准的低成本电子元件，而不像Shirvasar等人[1]之前提出的那样采用微控制器。该电路可以作为低压3 P-AC电源的基础，学生可以安全地使用该电源来实现实验，即关于三相交流电源线的原理和应用，而没有触电的风险。
2013-11-18 physics.ed-ph physics.ins-det
Feasibility of high-voltage systems for a very long drift in liquid argon TPCs
本文综述了在液态氩TPC中产生漂移电场的高压系统的设计。在正在进行的实验中，系统能够近似。在长达1.5 m的长度上，对于0.5 - 1 kV/cm的漂移场，可实现100 kV。介绍了两种采用不同方法的探测器：（1）ICARUS-T600探测器，其系统由外部电源、高压馈电管和电阻式电压降能器组成;（2）ArDM-1t探测器，其在液氩体积内具有低温Greinacher高压倍增器。对于大规模的液态氩TPC，可能需要提供2MV的系统来获得大约1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 20米。通过外推现有的设计，这样一个系统的可行性进行评估。
2010-09-24 physics.ins-det
The high voltage system for the novel MPGD-based photon detectors of COMPASS RICH-1
COMPASS RICH-1的新型MPGD光子探测器的架构包括一个大尺寸的混合MPGD多层布局，结合了两层厚GEM和一个体阻MICROMEGAS。关于偏置电压，Thick-GEM被分段，以减少偶尔放电时释放的能量，而MICROMEGAS阳极被分段成单独偏置在正电压下的焊盘，而微网接地。总共有10种不同的电极类型和20000多个电极，由100多个高压通道供电。使用商业电源装置。电源系统的原始元件是电压分配网络的架构、通过电压调节对影响探测器增益的压力和温度变化的影响的补偿以及复杂的控制软件，该控制软件允许保护探测器免受操作员的错误，以1 Hz的速率监测和记录电压和电流，并自动对探测器的错误行为作出反应。高压系统及其性能的详细描述，以及在COMPASS操作过程中的检测器的电气稳定性。
2018-03-05 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Preliminary design of DC Magnet Power Supply System for ITER Static Magnetic Field Test facility
ITER（国际热核聚变实验堆）静态磁场（SMF）试验装置要求直流电源具有低电压、大电流、高稳定性等特点。由于开关损耗的限制，输出电流能力与输出纹波之间存在矛盾。大的输出电流通常导致低的开关频率，而低的开关频率会产生大量的谐波。为了解决这一问题，本文采用了交错并联降压变换器的拓扑结构，并进行了测试。此外，该拓扑仅用少量开关金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）来实现。本文详细介绍了该系统的设计方案和控制方法。对谐波进行了分析和仿真。实验证明了所提出的方案和控制策略的有效性，该电源系统可以提供15kA的大电流，并具有低纹波的能力。
2022-01-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Technological Aspects: High Voltage
本文论述了离子源高压设计的理论和技术问题。电场强度是理解高压击穿的关键。讨论了控制电场的方程及其求解方法。高压击穿和放电的基本物理概述。不同类型的放电编目和他们的行为在环境中，从空气到真空的详细说明。讨论了曲面的重要性。介绍了电极和绝缘体的设计原则。高压平台的使用及其与系统设计的关系进行了讨论。考虑使用商业上可用的高压技术，如连接器、馈电线和电缆。简要概述了不同的电源技术及其采购。高压安全，电击和系统设计规则都包括在内。
2014-04-03 physics.acc-ph physics.ins-det
Performance Analyses of the Newly Developed Operational Amplifier aRD820
本文介绍了低功耗轨到轨运算放大器 aRD820 的设计、开发与评估，通过修改关键电路元件降低噪声并提升稳定性，测试表明其性能达到或超过计划规格，可作为工业标准 AD820 的经济高效替代方案。
2024-11-13 physics.ins-det
A low noise modular current source for stable magnetic field control
介绍了一种低成本、稳定、可编程的单极电流源。该电路采用模块化结构设计，适用于必须同时控制多个直流电源的应用。混合开关/线性设计有助于提高稳定性，降低功耗和串扰。单个直流电源可为多个单元供电，同时允许输出端具有各种最大电流值和合规电压。该电路由单极电压模拟控制，通过商用数模转换卡实现电流可编程性和控制。
2017-02-17 physics.ins-det
Low noise constant current source for bias dependent noise measurements
本文介绍了一种用于测量无序系统中$1/f$噪声的低噪声恒流源。该电源可提供低噪声恒定电流，从低至1 $μ$ A到几十mA，高电压合规限值约为20 V。恒流源有几个阶段，可以以独立的方式或一起工作，以提供所需的负载电流值。在整个电流范围内，电流源产生的噪声非常低。本文还介绍了一种低噪声电压源的制造方法，它是根据MAT04数据手册中现有的设计，针对偏置相关噪声测量进行改进的。
2010-12-29 cond-mat.dis-nn physics.ins-det
The high voltage system with pressure and temperature corrections for the novel MPGD-based photon detectors of COMPASS RICH-1
COMPASS RICH-1的新型MPGD光子探测器由多层结构的大尺寸混合MPGD组成，包括两层厚GEM和一个体电阻MicroMegas。第一THGEM的顶表面涂覆有CsI膜，CsI膜也用作光电阴极。自2016年以来，这些探测器已在COMPASS成功运行。关于偏置电压供应，厚GEM被分段以减少在偶尔放电的情况下释放的能量，而MicroMegas阳极被分段成单独地用正电压偏置的焊盘，同时微网接地。总共有大约10种不同的电极类型和超过20000个电极，由超过100个HV通道供电，其中所施加的电压之间的适当相关性是检测器正确操作所必需的。因此，一个强大的控制系统是强制性的，由一个定制设计的软件包，而商业电源单元的使用。这种复杂的控制系统可以保护探测器免受操作员的错误，以1 Hz的速率监测和记录电压和电流，并自动对探测器的错误行为做出反应。此外，还开发了一种电压补偿系统，根据环境压力和温度变化自动调节偏置电压，以实现随时间的恒定增益。这一发展符合更普遍的需要。事实上，电压补偿一直是气体探测器稳定性的一个要求，在多层探测器中，这一要求更高。本文详细介绍了高压系统及其性能，以及新型MPGD光子探测器在COMPASS物理数据采集过程中的稳定性。
2019-07-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A compact and sustainable electronic module for silicon photomultipliers
本文开发了一种集成高压电源、前置放大器和比较器的紧凑SiPM电子模块，实现稳定偏置与信号放大，经LYSO和MAPD测试，提供高效可靠的实时信号读出方案。
2023-09-06 physics.app-ph physics.ins-det
Preliminary Design of a FADC Readout System for the Alpha/Beta Discrimination in a Large Area Plastic Scintillation Detector
本文介绍了一种基于EJ 444闪烁探测器和波长位移光纤读出器的自来水$α/β$剂量监测系统的FADC读出系统。读出系统包含双采样通道，可提供高达1 GSPS的采样速率、14位垂直分辨率和足够的有效位数（10 MHz时为9.7位），这对于区分alpha/beta信号之间的最小差异是最佳的。此外，该系统基于ZYNQ SoC，可提供高数据吞吐速度，低延迟和出色的灵活性。在判别算法方面，采用简单的最小二乘分类方法对$α/β$信号进行了判别，并显示出较高的判别能力。此外，对前端电子学和高压电源模块也作了简要介绍。
2020-10-27 physics.ins-det
Validation of high voltage power supplies for the 1-inch photomultipliers of AugerPrime, the Pierre Auger Observatory upgrade
在皮埃尔·俄歇天文台升级改造的框架内，正在采用一个新的高压模块，为表面阵列的每个水-切伦科夫探测器增加的1英寸光电倍增管供电，目的是增加测量的动态范围。该模块位于电子设备附近的专用盒子中，包括一个位于铝盒内的低功耗DC-DC转换器。所有模块都经过了特定的测试，以验证其在阿根廷大草原极端环境条件下的可靠性。在本文中，我们描述了验证程序和设施开发，以实现这一目标。HVPS模块的测试成功的结果，并进行了讨论。
2022-05-23 astro-ph.HE physics.ins-det
Analysis of Auto Zeroing Amplifier
本文提出了一种新的自动调零技术，结合了非常高速的操作，低功耗，低输入开关干扰。该技术已应用于超宽带CMOS闪存模数转换器的设计中。本课题设计了一种三级自调零放大器。它必须在1.2电源电压下工作，并且在130 nm CMOS工艺中输入电压限制为400 mV。CMOS自动调零放大器级是在高级设计系统（ADS）工具中模拟的。
2020-04-29 eess.SP physics.ins-det
High voltage testing for the MAJORANA Demonstrator
MAJORANA协作组织正在建造MAJORANA演示器，这是一个超低本底、44公斤模块化高纯Ge（HPGe）探测器阵列，用于搜索Ge-76中的无中微子双β衰变。在MAJORANA演示器上研究了高电压引起的表面微放电现象。这种效应可能会损坏前端电子设备或模拟探测器信号。为了确保正确的性能，每根高压电缆和馈通必须能够提供高达5 kV的HPGe探测器工作电压，而不会出现放电。进行了研发测量，以了解测试系统并确定高压路径的最佳设计配置，包括电缆布局和馈通法兰模型选择的不同改进。对MAJORANA演示器使用的每根电缆和馈通进行了表征，并对MAJORANA演示器调试阶段的微放电效应进行了研究。已经实现了稳定的配置，并且电缆和连接器可以提供HPGe探测器的工作电压而不表现出放电。
2016-03-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A battery-operated, stabilized, high-energy pulsed electron gun for the production of rare gas excimers
本文报道了一种用于稀有气体准分子红外发射光谱实验的新型电子枪的设计。它是基于一个灯丝加热的手段，一包可充电电池浮在高压电源。灯丝电流由反馈电路控制，该反馈电路包括通过光纤与高压去耦的超发光二极管。我们的实验要求电荷注入是脉冲的、恒定的和在时间上稳定的。该电子枪可将能量高达$100\,$ keV的电子的每个脉冲输送几十nC到样品池中。这种新的设计消除了发射电流中的纹波，并确保长达12小时的稳定性能。
2011-05-31 physics.ins-det
The High Voltage distribution system of the ATLAS Tile Calorimeter and its performance during data taking
本文介绍了ATLAS实验强子量能器TileCal高压系统的特点。这种系统适合于使用大量的光电倍增管（PMT）向粒子物理检测器提供可靠的功率分配。在ATLAS探测器2015年和2016年数据采集期间进行的测量表明，其在稳定性和噪声方面的性能符合规格。特别是，几乎所有的光电倍增管显示出小于0.5 V的电压不稳定性，对应于优于0.5%的增益稳定性。发现少量通道无法正常工作。为了诊断此类缺陷的起源，将HV测量结果与使用激光系统获得的结果进行比较。分析表明，大约1万个高压通道中只有不到0.2%出现故障。
2018-08-16 hep-ex physics.ins-det
A monitoring and control test bench for assessing the upgraded low voltage power supplies for the ATLAS Tile Calorimeter Phase-II Upgrade front-end electronics
ATLAS探测器将在长周期内进行一次被称为“第二阶段”的实质性升级，为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的开始运行做准备。本文介绍了低压电源变压器耦合降压变换器（Brick）二期升级试验台的开发与实现。计划在2022年大规模生产约2048个具有相同输出电压的指状低压电源。此次生产将最终完全取代目前安装在瓷砖热量计中的LVPS Brick V7.5.0。由于砖的位置内桶的瓷砖他们的可靠性是最重要的。因此，将实施性能筛选，并将对所有生产的砖进行测试和认证。为了便于上述测试，已经开发了一个定制的测试台。本文描述的测试台量化并记录升级Brick的性能，允许在被批准并随后安装在检测器上之前与预定义的性能指标进行比较。
2022-05-05 hep-ex physics.ins-det
High-stability, high-voltage power supplies for use with multi-reflection time-of-flight mass spectrographs
在多反射飞行时间质谱仪中实现尽可能高的质量分辨能力需要非常高稳定性的电源。为此，我们开发了一种可编程高压电源，可实现百万分之一量级的长期稳定性。在这里，我们提出了稳定的高压系统的设计和台式稳定性测量高达1~kV的稳定技术，原则上，可以应用到15~kV或更高。我们证明，在$\le$ 1~Hz波段的输出稳定性是在1百万分之一（ppm）的水平在一个小时内，只有略多的输出变化跨越3天。我们进一步证明了输出在1~Hz-200~Hz频带内基本上是无噪声的。我们还演示了在100 V阶跃转换后一分钟内建立到ppm水平。最后，我们证明，当这些电源被用来偏置的多反射飞行时间质谱仪的电极的测量的飞行时间是稳定的ppm水平至少一个小时。
2019-12-09 nucl-ex physics.ins-det
In-situ high voltage generation with Cockcroft-Walton multiplier for xenon gas time projection chamber
Tohoku University（东北大学）；Kyoto University（京都大学）；University of Tokyo（东京大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构 (KEK)）
本文提出利用科克罗夫特-沃尔顿乘法器在位生成高压，用于氙气时间投影室，提升其在高压力下运行的电子噪声抑制能力，并实现高能量分辨率。
2025-05-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Design of a Strong-Arm Dynamic-Latch based comparator with high speed, low power and low offset for SAR-ADC
奈奎斯特速率和过采样模数转换器（ADC）利用比较器来完成量化和采样。因此，比较器对ADC的速度和精度有很大影响。这项研究提供了一个基于动态锁存器的比较器，实现了最低的延迟，最大面积效率的实现，降低功耗和低失调的修改后的设计。该电路采用GDPK 45 nm标准CMOS工艺设计和仿真，工作在100 MHz时钟，1.2V电源电压。使用CADENCE Virtuoso EDA工具进行了设计和仿真。与原始设计相比，PDP很容易减少约6%，失调电压降低了8 mV，而无需权衡速度。
2022-10-25 cs.SY eess.SY physics.ins-det
Surface Processing and Discharge-Conditioning of High Voltage Electrodes for the Ra EDM Experiment
Ra EDM实验使用一对高压电极来搜索$^{225}$ Ra的原子电偶极矩。我们使用具有200 mm $^2$的主要高梯度表面的相同的平面平行电极来产生可逆DC电场。我们的统计灵敏度与电极间隙中的电场强度成线性比例。我们从加速器物理学文献中改编了表面去污和处理技术，以化学抛光和清洁一套新制造的大颗粒铌和2级钛电极。在0.4 mm至2.5 mm的电极间隙尺寸范围内，使用定制高压测试站在高达$+52.5$ kV/mm和$-51.5$ kV/mm的电场强度下对三对铌电极和一对钛电极进行放电调节。对一对大颗粒铌电极进行放电调节，并验证其在$\pm 20$ kV/mm下工作，稳态泄漏电流为$\leq 25$ pA（$1σ$）和每小时的极性平均$98 \pm 19$放电。这些电极安装在Ra EDM实验装置中，取代铜电极对，并重新验证为$\pm 20$ kV/mm。铌电极的电场强度比传统铜电极大3.1倍，最终受到我们30 kV双极电源的最大输出的限制。
2021-09-26 physics.atom-ph physics.ins-det
Design Challenges in High-Current Pulsed Striplines
长基线中微子设施（LBNF）将产生世界上最强的中微子束。三个串联连接的磁喇叭将需要5 kV、300 kA、800 $μ$ s脉冲，频率为1.4 Hz，以聚焦光束。将单个电源连接到这些聚焦喇叭将需要长度超过60米的低阻抗连接。为了满足将喇叭连接到电源的挑战性要求，这种连接被设计为九导体、高电流脉冲带状线。它必须通过恶劣的辐射环境，被动冷却，并具有至少30年的使用寿命。本文讨论了机械和电气方面的考虑因素，如高压霍尔效应、夹紧接头性能和洛伦兹力缓解措施，以满足规定要求。将介绍和讨论几个原型的关键设计功能的测试和实验的结果。
2022-07-06 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
