物理电子学-LHAASO-WCDA-读出电子学工程样机验证小系统的测试课件

LHAASOWCDA读出电子学

工程样机验证小系统的测试LHAASOWCDA读出电子学

工程样机验证小系统的测试LHAASO：LargeHighAltitudeAirShowerObservatory，大型高海拔空气簇射观测站国家发改委“十二五”规划项目WCDA：WaterCherenkovDetectorArray，水切伦科夫探测器阵列LHAASOWCDA项目背景主要任务指标需求时间测量Binsize<1ns时间测量分辨率（RMS）<0.5ns电荷测量动态范围S.P.E.-4000P.E.S.PE电荷量480fC电荷测量分辨率（%）30%@S.P.E.;3%@4000P.E.通道数3150全广角探测百GeV以上的EAS探测粒子前锋面到达时间探测粒子电荷，判断粒子种类测量范围：1~4000P.E.三个水池，3150个PMTLHAASO：LargeHighAltitudeAir主要技术要点分布式电子学结构大动态范围电荷和时间的高精度测量大空间范围内多个模块的高精度时钟同步多个通道数据和时钟的高速传输整体结构两个水池各900个PMT，第三个水池1350个PMT每个读出电子学（FEE）负责9个PMT主要技术要点整体结构两个水池各900个PMT，第三个水池13技术路线FEE主要技术路线电荷分段测量：RC2模拟成型+数字寻峰时间测量：双阈甄别的前沿定时+基于时钟分相的FPGA-TDC时钟调相基于WhiteRabbit协议以及对称结构的FPGA-PLL基于SiTCP的数据打包，光纤传输技术路线FEE主要技术路线4个FEE以附件搭建的机箱20个PMT(CR365*4和XP1805*16)主要目的：验证系统对实际PMT的测量数据正确性验证系统工作稳定性工程样机验证小系统4个FEE以附件搭建的机箱工程样机验证小系统转换曲线：各通道采用多项式拟合建立转换关系小系统FEE电子学性能测试转换曲线：各通道采用多项式拟合建立转换关系小系统FEE电子学电荷精度：满足性能指标小系统FEE电子学性能测试电荷精度：满足性能指标小系统FEE电子学性能测试时间精度：线延迟法测试，满足性能指标小系统FEE电子学性能测试时间精度：线延迟法测试，满足性能指标小系统FEE电子学性能测TimeWalk：通过多项式拟合建立与输入电荷之间的修正曲线小系统FEE电子学性能测试TimeWalk：通过多项式拟合建立与输入电荷之间的修正曲与PMT的联合测试通过QDC标定触发信号与PMT光强的关系再在同样条件下用FEE测量电荷分辨率在大于5P.E.处基本服从1/N1/2规律，单光电子触发率服从泊松分布4000P.E.<5%与PMT的联合测试通过QDC标定触发信号与PMT光强的关系再30~133P.E.区间阳极和打拿极测量信号FEE

阳极通道和打拿极通道增益比通过电子学测试拟合可得≈0.8710QDC标定GRPMT=31.0779FEE实测GRM=26.7454与31.0779×0.8710=27.0689相差1.2%具体转换关系需要PMT的增益-光子数转换曲线和FEE的电荷-LSB转换曲线二次修正OverLap区增益比验证30~133P.E.区间阳极和打拿极测量信号OverLap保护电路测试50V，100ns脉冲，长时间冲击网络连接及传输稳定性测试通过商用交换机及双网卡PC实现系统的远程控制及数据传输FEE可正确接收MasterWR的时钟并调相连接及传输稳定（测试时间100h）电子学温漂测试-10℃~60℃下可稳定工