A Multi-Function Radiation-Hardened HV and LV Linear Regulator for SiPM-based HEP Detectors
本文提出面向SiPM高能物理探测器的抗辐射电源管理芯片ALDO2，集成高压与低压线性稳压、监测及保护功能，并验证其在强辐射环境下的性能与可靠性。
2024-02-13 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
Ce:LaBr$_3$ crystals with SiPM array readout and temperature control for the FAMU experiment at RAL
由1/2英寸Ce：LaBr 3晶体制成的紧凑型X射线探测器，具有SiPM阵列读出功能，已为RIKEN-RAL的FAMU实验开发，用于难以进入的仪器区域。由于Ce：LaBr 3的高光子产率，可以使用基于CAEN V1730数字转换器的简单读出方案，而无需专用的放大级。采用CAEN A7885 D温度反馈稳压电源芯片校正了SiPM增益随温度的漂移。能量分辨率（FWHM）在137 Cs峰处约为3：5%，在57 Co峰处约为9%。
2020-03-19 physics.ins-det
An integrated general purpose SiPM based optical module with a high dynamic range
硅光电倍增器（SiPM）是一种基于光电倍增管的光传感器，具有高增益、机械和光学稳健设计以及高光子检测效率。由于这些特性，近年来它们开始在许多应用中取代传统的光电倍增管。本文介绍了一种基于SiPM的光模块，该光模块设计用于光放大器以及实验室测量。该模块内置SiPM偏置电压电源和三个具有不同增益水平的前置放大器，以充分利用SiPM的全动态范围。两个并行读出的SiPM配备了光导以增加敏感区域。光导被优化为用于许多塑料闪烁体探测器中的波长偏移光纤的读出。在实验室测量中详细描述了该模块的光学和电学性能。原型已在为AugerPrime（皮埃尔·俄歇天文台的升级版）开发的闪烁体表面探测器的修改版本中安装和测试。SiPM模块在阿根廷潘帕斯草原上运行，第一批数据证明了其在如此恶劣的环境中的可用性。
2018-05-11 physics.ins-det
Online control of the gain drift with temperature of SiPM arrays used for the readout of LaB$_3$:Ce crystals
LaB $_3$：Ce晶体已被引入用于医学物理中的辐射成像，具有光电倍增管或单个SiPM读出。采用来自不同生产商的1/2”和1”LaBr 3：Ce晶体进行R-D，以实现具有SiPM阵列读出的紧凑型大面积探测器（高达几cm $^2$面积），旨在实现高的光产额、良好的能量分辨率、良好的探测器线性度和对低能X射线的快速时间响应。在RIKEN-RAL μ子设施的FAMU项目中发现了一个自然的应用，该项目旨在精确测量质子Zemach半径，以解决所谓的“质子半径之谜”，这是由最近在PSI测量质子电荷半径引发的。目标是探测130 keV左右的特征X射线。在医学物理中可以预见其他应用，例如PET和伽马射线天文学。一个限制因素是SiPM阵列的增益随温度的漂移，这使得探测器的FWHM能量分辨率变差。为解决这一问题，开发了基于CAEN A7585数字电源的定制NIM模块。将介绍来自Advansid、Sensl、Hamamatsu的SiPM阵列增益漂移随温度的校正测试结果。对于典型的LaBr $_3$：Ce晶体，在$^{137}$ Cs峰处，使用Hamamatsu S13461阵列获得了优于3%的能量分辨率。这与用PMT获得的最佳可用结果相比很好。
2022-10-05 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
LUCAS: A Low-Power Ultra-Low Jitter Compact ASIC for SiPM Targetting ToF-CT
本研究提出面向SiPM的ToF-CT模拟前端ASIC LUCAS，采用低阻抗前置放大器加电压比较器结构，65nm工艺实现，仿真显示抖动低于40ps、单通道功耗3.2mW，适配高事件率与高通道密度场景。
2025-01-09 cs.SY eess.SY physics.ins-det
Opticle fibre calibration system and adaptive power supply
本文总结了本课题组在以闪烁体为活性介质的量热计中的光电探测器（主要是硅光电倍增器）的校准、监测和增益稳定方面的最新工作。最初解决的CALICE模拟强子量热计的任务在其他实验中找到了应用。
2015-03-24 hep-ex physics.ins-det
Design and characterization of the SiPM tracking system of NEXT-DEMO, a demonstrator prototype of the NEXT-100 experiment
NEXT-100实验的目的是使用装有100公斤高压气态氙的TPC（同位素富集度为90%）研究氚-136同位素的无中微子双β衰变。该实验将在西班牙Canfranc Subterráneo（LSC）进行。NEXT-100采用电致发光（EL）技术进行能量测量，分辨率优于1% FWHM。TPC中的气态氙还允许记录两个β粒子的径迹，预计在10巴压力下的径迹长度可达30厘米。记录无中微子双β事件的拓扑特征的能力为双β实验提供了强有力的背景抑制因子。在本文中，我们提出了一种新颖的3D成像概念，使用涂有四苯基丁二烯（TPB）的SiPM进行EL读出，并在NEXT-DEMO（NEXT-100实验的大规模原型）中首次实现。介绍了NEXT-DEMO SiPM跟踪系统的设计和首次表征测量。从其增益图绘制的跟踪平面上的SiPM响应均匀性被示出为优于4%。基于增益漂移的电源电压补偿，研制了一种用于稳定SiPM增益的自动主动控制系统。增益被证明是稳定在0.2%的相对变化，其标称值，由滨松，在10摄氏度的温度范围内。来自电子器件和SiPM暗噪声的噪声水平通常低于ADC中10个光电子（pe）的水平。因此，为捕获跟踪信号设置了10 pe的检测阈值。ADC的全动态范围（4096通道）被证明是足够的信号电平高达200 pe/微秒，这使得记录大多数的跟踪信号。
2013-02-22 hep-ex physics.ins-det
A novel analog power supply for gain control of the Multi-Pixel Photon Counter (MPPC)
硅光电倍增管（SiPM）被认为是取代传统光电倍增管（PMT）的新型光电探测器。然而，击穿电压对环境温度的依赖性导致$\sim$ 3 $\% /^{\circ} \mathrm C$的增益变化。这严重限制了该装置在宽工作温度范围的实验中的应用，特别是在空间任务中。建立了多像素光子计数器（MPPC）增益随温度和偏置电压变化的实验装置。MPPC的增益和击穿电压对工作温度的依赖关系可以近似为线性函数，这与齐纳二极管的行为类似。击穿电压的测量温度系数为$(59.4 \pm 0.4$ mV）$/^{\circ} \mathrm C$。针对这一情况，设计了一种基于两个齐纳二极管和一个运算放大器的正温度系数模拟电源。在不同的输出电压下，所设计的电源的温度依赖性在63.65 ~ 64.61 mV/ $^{\circ} \mathrm C$之间。所设计的电源可以在$\sim$ 5~mV $/^{\circ} \mathrm C$的温度变化下对MPPC进行过电压偏置。当使用所设计的增益控制电源对MPPC进行偏置时，MPPC在2~V过电压下的增益变化从2.8 $\% /^{\circ} \mathrm C$减小到0.3 $\% /^{\circ} \mathrm C$。本文将讨论模拟电源在-42.7 $^{\circ}\mathrm{C}$到20.9 $^{\circ}\mathrm{C}$温度范围内的详…
2017-01-17 astro-ph.IM physics.ins-det
FPGA Design Techniques for Stable Cryogenic Operation
在本文中，我们将展示如何深亚微米FPGA可以修改，通过修改支持硬件和固件编程它在极低的温度下工作。虽然FPGA的设计工作在几个开尔文，它是可以做到这一点的凭借极高的掺杂水平在深亚微米CMOS技术节点。首先，移除不符合此要求的任何PCB组件。大多数去耦电容器类型和电压调节器在低温下表现不佳，需要一种特殊的解决方案来稳定FPGA电源电压，尤其是对于敏感应用。因此，我们设计了一个固件，强制执行一个恒定的功耗，以稳定电源电压在FPGA芯片的内部。FPGA由几米远的电源供电，导致显著的IR下降，从而导致本地电源电压波动。为了实现稳定，数字逻辑速度的变化，直接对应于电源电压的变化，不断测量和校正通过可调振荡器农场，在FPGA上实现。该方法是通用的和强大的，使无缝移植到其他FPGA系列和配置。
2017-09-13 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
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
The new APD-Based Readout of the Crystal Barrel Calorimeter -- An Overview
水晶桶是一个电磁量能器，由1380个CsI（Tl）衰变器组成，目前安装在CBELSA/TAPS实验中，用于检测介子光生衰变产物。水晶桶的读数已经升级，以便将探测器集成到触发器的第一级，并增加其对中性最终状态的灵敏度。新的读出器在前端和双后端使用雪崩光电二极管，并分别针对能量和时间测量进行了优化。基于FPGA的聚类查找器在不到100 ns的时间内处理整个命中模式。APD的一个重要缺点--增益的温度依赖性--通过温度稳定和补偿偏置电压电源来处理。此外，光脉冲发生器系统允许在光束时间期间测量APD的增益。
2023-01-16 nucl-ex physics.ins-det
