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大亚湾 PMT 读出电子学介绍

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王铮 2009-4-21 中科院“核探测技术与核电子学重点实验室”年会. 大亚湾 PMT 读出电子学介绍. 大亚湾实验方案. 探测器系统. RPC 探测器. 水切伦科夫探测器. 中心探测器. 3 个实验大厅。每个实验厅内有 3 种探测器:中心探测器,水切伦科夫探测器,和 RPC 探测器。. DYB 中微子实验的 VME 读出系统. PMT 个数、 FEE 插件个数以及 VME 机箱统计. 整个大亚湾实验,共使用光电倍增管 2498 个,需要 158 个 PMT 读出电子学( FEE )插件,共 14 个 VME 机箱,构成 14 个相对独立的读出子系统。.

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王铮

2009-4-21

中科院“核探测技术与核电子学重点实验室”年会

大亚湾PMT读出电子学介绍

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大亚湾实验方案

探测器系统

RPC探测器

水切伦科夫探测器

中心探测器

3个实验大厅。每个实验厅内有3种探测器:中心探测器,水切伦科夫探测器,和RPC探测器。

dyb vme
DYB中微子实验的VME读出系统

PMT个数、FEE插件个数以及VME机箱统计

整个大亚湾实验,共使用光电倍增管2498个,需要158个PMT读出电子学(FEE)插件,共14个VME机箱,构成14个相对独立的读出子系统。

整个电子学系统造价 约850万

PMT读出插件 约500万

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PMT读出电子学的任务
  • 同时满足中心探测器和水切伦科夫探测器对PMT信号读出的要求,共计约2498个PMT信号读出。
  • 功能:
    • 测量每个PMT信号的电荷量信息
    • 测量击中PMT的时间信息
    • 为触发系统提供实时的PMT击中数(NHIT)信息
    • 为触发系统提供实时的ESUM(能量和)信息
pmt r5912
中心探测器各PMT接收到的光电子数模拟

光电子数

PMT(R5912)输出信号特征研究

由此确定PMT读出插件的电荷测量范围

rising edge : 4ns

falling edge : 10ns

PMT gain: 107-3×107

linearity: 5%@(0-625p.e.)

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Linearity of PMT output

Hamamatsu response to large light signals

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设计难点
  • 电荷测量动态范围大:16bit,
  • 电荷分辨要求高,为0.1个光电子。
  • 解决办法:
    • 分量程数字化:
      • 低量程 12bit;(~100pe)
      • 高量程 12bit
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VME机箱系统PMT读出电子学系统构成(续)
  • 每个VME子系统由一个POWER PC,最多16个FEE插件,一块触发判选插件,一个FADC插件,一个扇出插件构成。每个前端电子学插件能处理16路光电倍增管信号。
  • 采用相对独立的前端电子学系统的设计
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进度
  • 2007年4月完成FEE ver.1.0设计
    • 进行了IHEP模型探测器实验
  • 2008年9月完成FEE ver.1.2改进
  • 2009年4月完成FEE ver.1.3改进
  • 2009年10月完成第一个中心探测器电子学小系统(14 FEE)的安装调试
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