锦屏中微子实验波形数字化系统设计文章在NIMA期刊发表

清华工物系 清华工物系 2025-01-23 12:20 发表于北京

2025年1月8日,升级后的锦屏中微子实验(JNE)一吨原型机成功完成了慢速液体闪烁体(慢液闪)灌装与试运行工作。

该工作为锦屏中微子实验提出了具备4000个高速高精度采集通道的波形数字化系统,锦屏中微子实验是世界首个采用波形读出的太阳中微子实验。该系统符合CPCI协议设计,采样通道基于1GSPS/13bit ADC设计,系统时钟由白兔时钟交换机提供。

目前,还完成了锦屏中微子实验一吨原型机30通道波形数字化系统的升级。该波形数字化系统由清华大学自主研发,包含一个9U CPCI机箱、六块高速波形数字化板卡、一块触发与时钟分发板卡。每块高速波形数字化板卡可以提供五路1GSPS/13-bit的采样通道,ENOB可达到9.8-bit,相比于原有CAEN V1724的8.6-bit提升了229%。每块高速波形数字化板卡前面板具备一个QSFP+光口,最高可以实现8×16Gbps的数据传输带宽,系统的最大可接受事件率为193.5 kHz,相比于原有CAEN的商业电子学系统提升了三个数量级。基于一吨原型机的验证工作与波形数字化系统性能的巨大提升为未来锦屏中微子实验的相关物理研究提供了基础。

图 1: 4000通道波形数字化系统框图与一吨原型机30通道波形数字化系统

该研究工作由清华大学副研究员薛涛博士指导2022级博士生杨昊彦完成。他们分别为该文章的第一作者和通讯作者。文章链接为https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170211