简介

设备

简介

核探测技术与核电子学是粒子物理、核物理、粒子天体物理等学科实验研究的基础，在国民经济、国家安全及核医学、核能源等方面起着重要的作用。

为推动这一重要基础学科的发展，2005年4月，高能所实验物理中心与中国科学技术大学近代物理系共同创办了“核探测技术与核电子学联合实验室”。

2008年12月，“核探测技术与核电子学联合实验室”被正式批准为中国科学院重点实验室。多年来，实验室做出了卓有成效的工作，既保证了国家大科学工程的需求，又面对国家需求与社会应用，拓展了研究范围，逐步形成了具有国家级水平的优秀研究团体，成为该领域有重要影响力的科研基地。

（高能所供稿）

核探测技术与核电子学国家重点实验室依托中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学。国科办基〔2011〕20号，实验室主管部门组织制定实验室建设计划。

核探测技术与核电子学国家重点实验室将瞄准国家需求和学科发展方向，在核探测技术方面重点研究新实验方法和技术，开展气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器的研究；在核电子学方面重点部署前端电子学关键技术研究，发展大容量高精度、高速度数据获取与处理系统技术，技术应用研究等。

（来源：中国科大）

设备

重点实验室用于探测器及电子学研制的设备总投资超过5000万元，购置和装备了一系列国内、国际先进的通用仪器设备和专用实验装置。同时还搭建了若干个技术平台，其中包括恒温恒湿超净室平台、探测器特性测量和研究平台、射线成像方法研究平台、正电子技术研究平台、电子学系统的辅助计算机设计和仿真设计平台等。其中，主要的大、中型仪器设备包括：

1) 500M－4GHz高档数字示波器、高性能脉冲信号产生器多台；

2) 大空间洁净间和屏蔽间：用于建造BESIII小单元漂移室探测器和研制新型气体探测器；

3) 各种BESIII探测器和电子学性能测试装置；

4) EDA集成软件系统和FPGA逻辑开发环境；

5) 高性能计算机集群等。

6) 恒温恒湿超净室：洁净度10万级，相对湿度小于40%，四台洁净工作台（洁净度100级），可用以气体探测器、半导体探测器等新型探测器的研究。价值50万元。

7) MRPC探测器特性宇宙线测量装置两套：可以进行MRPC的亚纳秒时间特性、噪声、漏电流和能谱测量。价值120万元，属国内领先。

8) GEM探测器性能测量装置一套：可以进行GEM的时间、位置和能量特性测量。价值50万元。

9) 闪烁晶体和光电倍增管性能测量装置一套：价值75万。

10) GAMMA相机和锑锌镉半导体CT成像装置各一套：价值50万。

11) 正电子寿命谱仪一套：价值100万。

12) 慢正电子束以及测量系统一套：价值50万。

13) 脉冲正电子束以及测量系统一套：价值110万。

14) 超快、超高压脉冲信号发生器系列(6台)：模拟粒子物理实验产生的极端脉冲信号，分别产生100ps～2ns前沿的超快脉冲，高达100V，前沿为ns量级的快脉冲。价值55万。

15) 1GHz以上带宽的数字示波器系列(4台)：用于观测探测器快脉冲信号，以及电子学系统调试。价值60万。

16) 通用ADC系统性能测试装置：包括高性能高频正弦波信号发生器，系列带通滤波器、测试平台和分析软件，这是基于IEEE最新标准建立的通用测试装置。价值30万。

重点实验室设计和建造的主要实验装置包括：

1)第三代北京谱仪（BESIII）

总造价约2.3亿元，整个探测器约3万道，具有当前国内、国际先进的探测器设计和建造技术。其中漂移室采用氦基、铝丝及小单元，是国内第一个大规模的小单元漂移室，动量分辨达0.6%@1GeV，位置分辨130um；采用吊挂无缝方式的CsI（Tl）晶体量能器，能量分辨为2.5%@1GeV ；飞行时间计数器时间分辨为100ps，是国际上时间分辨最高的探测器之一；Muon探测器采用自己研制的阻性板，由9层RPC构成；采用超导技术的磁铁磁场强度达1T，是目前国内最大的单体超导磁铁。

北京谱仪的读出电子学系统，包括漂移室电子学、电磁量能器电子学、飞行时间计数器电子学和Muon探测器电子学。系统基于VME总线设计，采用先进的流水线工作方式和CBLT数据传输技术，进行高精度的时间和电荷测量，系统集成度高，噪声水平低。

北京谱仪的触发判选系统，由MDC寻迹、TOF击中、EMC能量甄别、径迹配对、总触发及控制等子系统构成。系统设计采用了流水线式多路串行数据传输、光纤传输等先进技术。

北京谱仪的数据获取系统，完成4000Hz下高事例率的数据读出和处理。系统采用了国际上先进的设计思想，应用分布式并行处理技术，基于网络交换的事例组装和基于普通PC的计算机集群用于软件触发，各处理节点并行工作，可以支持每秒百兆字节的数据获取和处理能力。

北京谱仪的慢控制系统，监测、处理、记录和分析分布于谱仪各个部位的气体、高压等数据信息，实现安全联锁。该系统是一个涉及30余种物理量、近万个监测点的庞大系统。

2)大亚湾反应堆中微子实验装置

总价值约1.5亿元。实验装置由多个大型液体闪烁体探测器、水切伦科夫探测器和RPC μ子探测器组成，分别置于一个远点和两个近点探测器做相对测量，以减少误差，实现对sin22θ13的精确测量。自制的液体闪烁体罐装到中心探测器内，通过光电倍增管探测中微子信号。读出电子学系统基于VME总线设计，包括采用PMT电子学系统和RPC电子学系统。数据获取系统也采用分布式并行处理技术。

3)电子谱仪和正电子湮没谱仪

电子谱仪和正电子谱仪是利用电子和正电子为探针的核物理、原子物理基础研究与在交叉科学应用研究的一系列自主研发的谱学装置，包括：慢正电子束谱仪、脉冲慢正电子谱仪、14MeV中子倍加器、数字化双多普勒展宽谱仪、数字化正电子寿命谱仪、数字化AMOC谱仪、高分辨快电子能量损失符合谱仪、全角度电子动量谱仪、高分辨（e, 2e）谱仪、扫描探针电子能谱仪等。总造价约2200万元。组成了目前国际上在电子和正电子谱学领域设备最齐全的实验研究中心之一。这些谱仪同时为国内科研单位开放，已为20多所高校和研究所提供了实验测量和科学研究服务。

4)新型气体探测器研发平台

为了研发高分辨的新型气体探测器，建设改造了恒温恒湿探测器研发实验室。实验室面积约200平方米，洁净度为10万级，有4台洁净度为100级的洁净操作台。室内温度可以保持为22±2℃，相对湿度可以达到40%以下。建立了专用的气体探测器性能测试研究平台，该研究平台包括气体精密质量配气系统，宇宙线带电粒子径迹和时间测量系统,高聚焦，小束斑X光机等设备仪器。具有高时间分辨、位置分辨、大面积以及与之相关的电子学读出和数据获取系统.可以在实验室环境下，对各种气体探测器的性能进行测试和研究。