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

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 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。 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-III TPC 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-III TPC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 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-III 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-III Micromegas 探测器的阳极条信号和丝网信号通过转接板（AdB）分别连接到前端读出板 （FEC）和 Mesh 读出板（MRC），这些电路板和探测器一起放置在水罐