LHAASO WCDA前端芯片批量测试系统的设计

LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)WCDA(Water Cerenkov Detector Array)要求其读出电子学实现大动态范围下精确的时间和电荷测量，为此设计了一款前端读出芯片PASC(Pre-Amplifier and Shaping Circuit) ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，即将用于LHAASO WCDA第三水池的读出。为了满足对此芯片大批量测试需求，设计了此ASIC测试系统，实现了对芯片时间和电荷性能的自动化测试。在介绍此芯片基本工作原理的基础上，讨论了测试系统的设计方案和基本结构，包括硬件电路设计和自动化测试软件设计。该测试系统已应用于LHAASO工程项目的芯片筛选并且已完成了100片芯片的测试工作，能够通过中央控制软件，与多台仪器通讯，进行仪器控制，完成自动化测试和数据记录。这一自动化测试方法，更适用于大动态范围下、高精度读出芯片的性能测试和评估，大大简化测试流程，尤其能够大幅提升批量测试中大量重复性测试步骤的工作效率。文中展示了基于此测试系统已完成的100片芯片的测试结果，结果表明，芯片各项性能参数满足LHAASO第三水池工程应用需求。     

HIRFL-CSR外靶实验T0探测器前端电子学原型模块设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）外靶实验中时间起点探测器（T0）的前端电子学原型模块的设计与测试。探索了基于过阈时间法和专用集成电路NINO芯片进行多气隙电阻板室探测器信号读出的模拟前端电路的设计技术,并实际完成了原型电子学模块的设计。此模块共集成6个测量通道,可以进行前沿甄别及电荷时间变换。目前已经在实验室条件下完成了各项电子学性能测试,包括不同甄别阈值下的时间精度测试以及不同输入信号幅度下的输出脉宽测试。测试结果表明,在100 fC至2 pC的动态范围内,此模块时间精度好于20 ps,满足应用需求,这也为进一步的电子学系统设计做好了准备。A prototype front end electronics (FEE) module is designed for the T0 detector in the External Experiment in CSR (Cooling Storage Ring) of HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou). Based on the Time-Over-Threshold method and NINO ASIC, a total of 6 channels are integrated in the module, and both high precision leading edge discrimination and Charge-to-Time Conversion can be achieved, which satisfies the readout requirement of MRPC (Multi-gap Resistive Plate Chamber). A series of tests were also conducted in the laboratory, including time precision tests with different thresholds and output pulse width tests with different input signal amplitudes. Test results indicate that this prototype module functions well, and the time precision is better than 20 ps in the dynamic range from 100 fC to 2 pC, which is beyond application requirement. Through this work, preparation is made for the future readout system design.