低温辐射探测器CMOS集成前端电路设计研究

批准号:
11375100
项目类别:
面上项目
资助金额:
96.0 万元
负责人:
邓智
依托单位:
学科分类:
A2804.粒子探测技术
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
曾鸣、何力、朱雪洲、章洪燕、周新
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中文摘要
当前暗物质和中微子探测等地下低本底实验的开展使得低温辐射探测器比如高纯锗、液氙等探测器技术的发展备受关注。为了降低噪声,探测器前端电路通常也必须工作在低温下。为了满足探测器规模日益扩大、读出电路通道数不断增加的需求,本项目将开展基于商用CMOS集成电路的低温辐射探测器前端电路的设计研究,主要研究可用于77K低温下CMOS前端电路的关键设计技术,包括低温MOS晶体管的噪声特性、低温CMOS电荷灵敏前放的噪声优化以及用于点电极高纯锗探测器读出的前端电路研制,在低温下达到10个电子的噪声水平。这项研究将推动我国高纯锗等低温辐射探测器技术的发展以及它们在低本底实验中的应用。
英文摘要
Recently low temperature radiation detectors e.g. HPGe detectors are rapidly developed for dark matter search and neutrino experiments carried out in underground laboratories. In order to reduce the noise level, the front-end electronics usually work at low temperature as well. The channel number of the readout electronics increases as the detector mass keeps scaling up. Low temperature front-end electronics for radiation detectors based on commercial CMOS integrated circuit processes will be developed in this project. Design techniques of CMOS front-end electronics at 77K will be mainly carried out, including noise characterization of MOS transistor at low temperature, noise optimization method for low temperature CMOS preamplifier and developing front-end electronics for point-contact HPGe detectors, with about 10 electrons in ENC.
当前暗物质和中微子探测等地下低本底实验的开展使得低温辐射探测器比如高纯锗、液氙等探测器技术的发展备受关注。为了降低噪声,探测器前端电路通常也必须工作在低温下。本项目基于商用CMOS集成电路开展77K低温前端电路的设计研究,主要包括低温MOS晶体管的I-V特性、低温CMOS电荷灵敏前放的噪声优化以及用于点电极高纯锗探测器读出的前端电路研制。本课题掌握了在77K低温低噪声CMOS电荷灵敏前放的关键设计技术,达到10个电子的噪声水平,并针对暗物质探测实验研制出用于点电极高纯锗探测器的前端电路,与探测器联调测试实现了350 eV左右的能量阈值,基本达到10 GeV暗物质直接探测的需求。将来还需要进一步降低阈值,以寻找更低质量的暗物质。
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Non-ideal effects of MOS capacitor in a switched capacitor waveform recorder ASIC
开关电容波形记录器 ASIC 中 MOS 电容的非理想效应
DOI:10.1088/1674-1137/40/7/076102
发表时间:2016
期刊:Chinese Physics C
影响因子:3.6
作者:H. Zhang 章;Z. Deng 邓;Yi
通讯作者:Yi
大动态范围、高带宽低温高纯锗探测器CMOS前端ASIC关键技术研究
- 批准号:11975140
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:邓智
- 依托单位:
一种高密度、高计数率、高时间分辨MRPC探测器读出ASIC的研制
- 批准号:10975089
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:40.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:邓智
- 依托单位:
国内基金
海外基金
