多气隙电阻板室飞行时间谱仪技术

基于多气隙电阻板室(MRPC)技术的飞行时间谱仪广泛应用于现代物理实验,并在粒子鉴别中发挥了重要作用.随着加速器能量和实验亮度的提高,对飞行时间谱仪的粒子计数率和时间分辨要求越来越高.MRPC飞行时间谱仪按技术上可以分成三代.从第一代到第三代,计数率要求越来越高( 30 kHz/cm~2),时间精度也更加严格(20 ps),相应的探测器结构和读出电子学系统呈现出不同的特性.本文总结了三代飞行时间谱仪技术的主要技术特点及主要物理实验,介绍了已经取得的应用成果,提出了该技术的未来发展方向.同时也介绍了MRPC探测器在工业及医学方面的应用.     

硅基高灵敏度近红外单光子dTOF探测器

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高灵敏度、低暗计数噪声的近红外单光子直接飞行时间（dTOF）探测器。集成的单光子雪崩二极管（SPAD）探测器件采用新型的高压p阱/n+埋层作为深结雪崩倍增区的结构，显著提高了对近红外光子的探测概率；采用低掺杂的外延层作为虚拟保护环，有效减小了器件暗计数噪声。dTOF探测器读出电路采用三步式混合结构的时间数字转换器（TDC），获得了高时间分辨率和大动态范围。测试结果表明，SPAD器件在5 V过偏压下的光子探测概率（PDP）峰值达到45%，在905 nm近红外波长处的PDP大于7.6%，暗计数率（DCR）小于200 Hz。读出电路实现了130 ps的高时间分辨率和258 ns的动态范围，差分非线性度（DNL）和积分非线性度（INL）均小于±1 LSB(1 LSB=130 ps)。该dTOF探测器具有人眼安全阈值高、灵敏度高、噪声低和线性度好的优点，可应用于低成本、高精度的激光雷达测距系统。