基于单片有源像素传感器的探测模块测试研究*

杨生辉 董明义 渠超越 田兴成 董静 吴冶马骁妍 章红宇 江晓山 欧阳群 李岚坤 郑国恒

1) (郑州大学物理学院(微电子学院), 郑州 450001)

2) (中国科学院高能物理研究所, 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049)

3) (中国科学院大学, 北京 100049)

硅像素探测器因具有优异的空间分辨率、极高的耐计数能力和较低的功耗等优点, 近年来已被广泛应用于高能对撞机实验的顶点探测器和内径迹探测器.基于MIMOSA28芯片的硅像素探测器研究是北京谱仪Ⅲ漂移室内室的升级预研方案之一, 该方案计划建造一个漂移室内室1/10规模的模型.探测模块是该模型的基本探测单元.为了对探测模块的性能进行研究, 搭建了实验室测试系统.该系统主要由五层探测模块、读出电子学系统以及数据获取系统组成.本文围绕带有触发标记的连续数据读出方法的实现、探测模块的噪声水平和放射源响应测试以及击中位置重建算法研究展开.测试结果验证了探测模块工作性能良好, 触发读出逻辑正确, 而且重建算法准确有效, 为后续探测模块性能的进一步研究奠定了基础.

1 引 言

基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)[1]工艺的像素传感器, 具有极高的空间分辨(可达几µm)、计数率(108Hz/cm2)和探测效率(约100%), 良好的抗辐照性能以及可在室温下工作等特点, 近二三十年在高能物理实验中得到迅速发展, 成为顶点探测器和径迹探测器的主要技术.并且, 由于采用高度工业化的CMOS标准工艺及先进光刻技……