国家重点研发计划GEM_HCAL初步设计方案20171019(王宇修改)1
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2022-08-08
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国家重点研发计划
“高能环形正负电子对撞机相关的物理和关键技术预研究”
“强子量能器-GEM”课题初步设计方案
一、CEPC 物理需求对“强子量能器-GEM”探测器主要性能指标需求及本
课题拟解决关键问题的分析
1、主要性能指标需求的分析
CEPC上，为了达到优异的能量分辨，高颗粒度的成像型量能器是必要的。考虑到
量能器的能量分辨以及造价这两个因素，HCAL的灵敏探测器应该具有大面积、紧凑、
高的MIP探测效率等特点，GEM探测器是其中的一个候选者。
对GEM探测器，其主要需求是面积达到0.5m×1m、探测效率好于95%等。
2、本课题拟解决关键问题
设计制作大面积、紧凑型双层GEM探测器；好的探测器均匀性、高的计数率以及
高的MIP探测效率；验证半数字化读出ASIC性能，研究海量通道数据获取系统方案；
研究GEM探测器1cm×1cm的块状读出方案；探究电子学读出系统与探测器集成设计方
案。
二、拟采用的技术方案及方案可行性分析
1、拟采用的技术方案
采用自张紧工艺来实现0.5m×1m双层GEM探测器的制作，自张紧工艺如图1所示。
利用模拟软件以及实验室的测试平台来优化GEM探测器的工作条件。
图1 自张紧工艺示意图
读出系统拟采用可扩展读出电子学系统(SRS)，整个系统由前端读出板(FEB)、探
测器接口板(DIF)和数据采集板(DAQ)构成。FEB板利用半数字化读出芯片，将电子学
前端读出系统集成至探测器读出板上,使得读出系统更加紧凑，有效的减小由于电子
学带来的“死区”；接口板(DIF)通过柔性连接器和FEB板连接，为FEB板提供慢控制、
数据读出、供电以及刻度功能；多层DIF板一个DAQ板进行控制，通过光纤进行连接，
DAQ板将DIF读回数据打包并发送至服务器，同时还为整个系统提供时钟和触发同步功
能。图2是数据获取系统方案结构示意图。
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