国家重点研发计划课题中期执行情况报告-PandaX-上海交通大学.docxVIP

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附件2

项目编号：密级：

国家重点研发计划课题中期执行情况报告

项目名称：基于惰性气体探测器的直接暗物质探测实验

课题名称：用于暗物质探测等实验的低本底电子学系统研发

课题负责人：(签字)

课题牵头单位：(盖章)

执行期限：2016年7月至2021年6月

中华人民共和国科学技术部

2018年7月13日

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编报要求

一、内容说明

课题中期执行情况报告着重围绕课题任务书的内容，报告课题中期重要进展情况，具体包括课题的总体目标及考核指标实现程度，人员、资金等支撑条件落实情况，课题经费使用情况等，并报告中期执行过程中的重大事项及突出进展。

二、格式要求

文字简练；报告的密级一般与任务书规定的密级相同；报告文本统一用A4幅面纸，文字内容一律通过“国家科技管理信息系统公共服务平台”在线填报；报告文本第一次出现外文名称时要写清全称和缩写，再出现时可以使用缩写。

三、编制程序及时间要求

项目中期总结前，由课题承担单位组织课题参与单位编制课题中期执行情况报告，经课题负责人及课题牵头单位审核后，提交项目牵头单位。

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编写大纲

一、总体进展情况

1.课题中期总体进展情况

课题3包括PandaX-IⅢTPC探测器大规模低本底低噪声读出电子学、以及液氩探测器光电倍增管大规模波形数字化两个研究方向。根据课题任务书，本课题的目标是完成两个方向的读出电子学关键技术攻关、以及配套读出系统的研发任务。经过两年(2016.7-

2018.6)的研究，到目前为止，本课题的两个研究方向都完成了方案设计以及原型电子学的研制。

方向一的中期任务完成状态及与任务书的对照如下表：

表1.PandaX-Ⅲ低本底低噪声读出电子学的中期完成情况

任务书中的中期指标值

中期状态

结果

指标1.1读出通道数

1000路

1024路

好于任务书要求

指标1.2电子学噪声

10fC

6fC

好于任务书要求

指标1.3积分非线性

2%

2%

达到任务书要求

指标1.4系统触发率

10Hz

280Hz

好于任务书要求

方向二的中期任务完成状态及与任务书的对照如下表：

表2.液氩探测器大规模波形数字化电子学的中期完成情况

任务书中的中期指标值

中期状态

结果

指标2.1读出通道数

8路

8路

达到任务书要求

指标2.2测量动态范围

5pC~1nC

5pC~1nC

(200倍)

达到任务书要求

指标2.3模拟带宽

0~200MHz

0~240MHz

好于任务书要求

指标2.4采样率

500MSps

1GSps

好于任务书要求

指标2.5采样精度

12bit

14bit

好于任务书要求

2.课题调整情况

无。

二、取得的重要进展及成果

1.课题中期重要进展及成果

简要介绍课题研究工作的重要进展、阶段性成果(一般不超过3项)及前景。

■PandaX-IIITPC大规模低本底低噪声读出电子学研究方向

1)PandaX-III实验读出电子学方案设计

在本项目的第1年度，本课题配合项目牵头单位上海交通大学，参与了

PandaX-Ⅲ方案设计报告(CDR)的讨论和撰写，并具体承担读出电子学相关章节。

根据CDR及课题任务书，PandaX-Ⅲ读出电子学的主要技术指标如下：

(1)读出通道数：根据任务书，需要实现6000路读出通道(项目开展过程中，根据探测器方案的实际情况，最终需要实现10496路阳极信号及82路丝网信号，共计10752通道的信号读出);

(2)积分非线性：小于2%;

(3)噪声：小于10fC(项目开展过程中，根据探测器组给出的信号特征对该指标进行了重新评估，根据项目实际需要，最终实现的读出电子学系统噪声应小于6fC,与任务书指标兼容);

(4)系统触发率：10Hz。

根据PandaX-III实验的总体需求及探测器信号的特点，课题组对国际上主流的ASIC芯片进行了调研，最终选择了法国Saclay实验室的AGET芯片作为读出电子学的核心器件。该芯片在电荷灵敏放大+成形之后，采用开关电容阵列记录

该信号的完整波形，其输出的是成形后波形的完整信息，满足本项目的读出需求。

在选定了ASIC芯片之后，我们开展了读出电子学方案预研，设计了基于AGET芯片的原型电子学，验证了技术路线的可行性。

在预研的基础上，并考虑到PandaX-II实验的实际情况，课题组提出了如图1所示PandaX-Ⅲ实验的读出电子学系统方案。PandaX-I