超環(huán)面儀器實驗裝置（ATLAS）是歐洲核子研究中心大型強子對撞機的七大探測器譜儀之一。它利用大型強子對撞機LHC（Large Hadron Collider）空前的高質(zhì)心對撞能量等優(yōu)越實驗條件,著力于研究希格斯玻色子、β衰變中的CP破壞線索以及Top夸克屬性等未知的物理現(xiàn)象。ATLAS在2012年夏天探測到的希格斯玻色子（125GeV）無疑帶給世界一個振奮人心的好消息。為了進一步提高ATLAS研究潛力并滿足更廣泛的物理需求,ATLAS合作組決定提升探測器的硬件性能,并隨之制定了“ATLAS三期逐步升級”方案。其中,“一期升級”要求ATLAS探測器在更高亮度、更嚴重的堆積噪聲環(huán)境中仍需保持100kHz觸發(fā)帶寬,這個挑戰(zhàn)使探測器的升級以及新觸發(fā)讀出系統(tǒng)的研制都迫在眉睫。本論文以介紹ATLAS液氬量能器一期升級的前端電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計背景為出發(fā)點：首先提出了液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的可行性研究方案；然后介紹了液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)中核心器件的選型以及各器件獨立測試模塊的設(shè)計及評估（電氣性能和耐輻照性能）；進而詳細說明了1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的整體設(shè)計以及其測試系統(tǒng)的搭建、測試結(jié)果的分析；最后簡要介紹... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 ：粒子物理實驗中的量能器概述
    1.1 粒子物理實驗中量能器的作用
    1.2 粒子物理實驗中量能器類型及其電子學(xué)
        1.2.1 粒子物理實驗中量能器類型
        1.2.2 粒子物理實驗中量能器的電子學(xué)
    1.3 ATLAS液氬量能器及其電子學(xué)特點
    參考文獻
第2章 ：ATLAS液氬量能器一期升級的背景
    2.1 LHC及ATLAS液氬量能器升級的總體規(guī)劃
    2.2 ATLAS液氬量能器一期升級的物理需求
    2.3 ATLAS液氬量能器一期升級目的及兼容性
    參考文獻
第3章 ：ATLAS液氬量能器電子學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)狀
    3.1 ATLAS液氬量能器的當前粒度分布及信號特征
        3.1.1 ATLAS液氬量能器當前粒度分布
        3.1.2 ATLAS液氬量能器信號特征
    3.2 ATLAS液氬量能器當前的電子學(xué)系統(tǒng)簡介
        3.2.1 當前電子學(xué)系統(tǒng)的性能參數(shù)
        3.2.2 液氬量能器當前的電子學(xué)系統(tǒng)
            3.2.2.1 前端電子學(xué)系統(tǒng)
            3.2.2.2 后端電子學(xué)系統(tǒng)
        3.2.3 當前的觸發(fā)電子學(xué)系統(tǒng)的局限性
        3.2.4 當前的觸發(fā)電子學(xué)系統(tǒng)的升級目標
    參考文獻
第4章 ：液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計方法的可行性研究
    4.1 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的背景簡介
        4.1.1 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的工作背景
        4.1.2 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計需求
    4.2 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的研制方案
        4.2.1 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的研制重點
        4.2.2 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)的分階研制計劃
            4.2.2.1 獨立模塊化驗證
            4.2.2.2 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)研制
            4.2.2.3 液氬數(shù)字化觸發(fā)驗證系統(tǒng)設(shè)計
            4.2.2.4 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)
    4.3 液氬數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng)核心器件評估
        4.3.1 商用ADC芯片的耐輻照性能測試
            4.3.1.1 總劑量效應(yīng)測試
            4.3.1.2 單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)測試
            4.3.1.3 退火測試
        4.3.2 Kintex-7 FPGA功能驗證
        4.3.3 光纖鏈路驗證設(shè)計
    參考文獻
第5章 ：1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)設(shè)計
    5.1 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的原理設(shè)計
        5.1.1 模擬信號注入模塊
        5.1.2 1/4數(shù)字化觸發(fā)母板
        5.1.3 模擬信號調(diào)理子模塊
        5.1.4 光纖子卡系列
    5.2 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的版圖設(shè)計
    5.3 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的測試
        5.3.1 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的測試類型及目的
        5.3.2 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的測試方法及原理
            5.3.2.1 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的測試方法
            5.3.2.2 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的測試原理
        5.3.3 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的性能測試(Ⅰ)-4通道
            5.3.3.1 噪聲測試
            5.3.3.2 非線性測試
            5.3.3.3 串擾測試
        5.3.4 1/4液氬數(shù)字化觸發(fā)原型系統(tǒng)的性能測試(Ⅱ)-80通道
            5.3.4.1 噪聲測試
            5.3.4.2 非線性測試
            5.3.4.3 串擾測試
            5.3.4.4 基線測試
    參考文獻
第6章 ：液氬數(shù)字化觸發(fā)驗證系統(tǒng)研究
    6.1 液氬數(shù)字化觸發(fā)驗證系統(tǒng)的設(shè)計
        6.1.1 全尺寸數(shù)字化觸發(fā)母板
        6.1.2 模擬信號調(diào)理子模塊
        6.1.3 光纖子卡系列
        6.1.4 LTDB機械驗證模塊
    6.2 液氬數(shù)字化觸發(fā)驗證系統(tǒng)測試結(jié)果展示
    參考文獻
第7章 ：總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)和展望
    7.2 論文創(chuàng)新點
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙讀出量能器用閃爍晶體研究進展[J]. 肖學(xué)峰,徐家躍,向衛(wèi)東.  無機材料學(xué)報. 2013(04)
[2]水基契倫科夫量能器單元的蒙特卡羅模擬[J]. 陳明君,張峰,王貽芳.  高能物理與核物理. 2003(11)
[3]用APD和鎢酸鉛構(gòu)造新型電磁量能器的實驗進展[J]. 陳端保,呂雨生,何景棠,朱國義,李祖豪,董曉黎.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2000(01)
[4]雙極運算放大器的輻射效應(yīng)和退火特性[J]. 陸嫵,任迪遠,郭旗,余學(xué)鋒,范隆,張國強,嚴榮良.  半導(dǎo)體學(xué)報. 1998(05)

博士論文
[1]基于開關(guān)電容矩陣的波形數(shù)字化技術(shù)研究[D]. 王進紅.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]北京譜儀（BESIII）飛行時間讀出電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 郭建華.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



本文編號：3258335