电离电子的漂移时间测量单丝探测器单丝位置电子学物理实验实验室通道数类型分辨Z方向分辨时间分辨BejjingDCBESII6860130μm3-5mm500psIHEPDCKEK10200130μm500psBELLE0.2-1.4mmATLASCERNMDT37000080μm60μm780psDTCMSCERN172200250μm150μm780ps#2010/08/156
2010/08/15 6 物理实验 实验室 探测器 类型 通道数 单丝位置 分辨 单丝 Z方向分辨 电子学 时间分辨 BESIII Beijing IHEP DC 6860 130μm 3-5mm 500 ps BELLE KEK DC 10200 130μm 0.2-1.4mm 500ps ATLAS CERN MDT 370000 80μm 60μm 780 ps CMS CERN DT 172200 250μm 150μm 780 ps 电离电子的漂移时间测量
非加速器物理实验YotevPrimaryParticlesYITeVPtpoTeArNhute根据探测器阵列所探测粒子的相对到达时间重建宇宙线大气簇射前锋面和入射角度LHAASO:WCDA读出电子学时间AirCerenkovEASfrontlightfrom测量精度500ps，KM2A读出电子学rgedsecondariesAV时间测量精度1nseScintillationParticleMilstoctor8600*=28.5r.1.Los Alamos2271DayaBay:WCD读出电子学时间测量精度500psSea LevelExtensiveAirShower37EShower FrontEASDirectionReconstructed showerplaneArrivaltimeatPMTWaterSurfaceCherenkov LightsiiiPMT position2010/08/157
2010/08/15 7 非加速器物理实验 ▪ 根据探测器阵列所探测粒子的相 对到达时间重建宇宙线大气簇射 前锋面和入射角度 • LHAASO: WCDA读出电子学时间 测量精度500ps，KM2A读出电子学 时间测量精度1ns • Daya Bay: WCD读出电子学时间测 量精度500ps
粒子物理实验对时间测量系统的要求>25ps左右测量精度指标时间分辨（Resolution），或者说量化值（LSB）要尽可能小测量精度（Precision），或者说测量不确定性（Uncertainty）要尽可能小动态范围》0~数百ns，甚至us量级死时间双事例分辨目前大约10OnS，处理事例率能力约几十MHz读出能力快速读出，与VME、PCI等主流总线平台匹配集成度A大型实验通常需要几百其至几十万通道灵活度时间分辨率模式可选择配置、触发工作模式可选择A成本#低成本、单片集成度高A2010/08/158
2010/08/15 8 粒子物理实验对时间测量系统的要求 ① 测量精度指标 ➢ 时间分辨（Resolution），或者说量化值（LSB）要尽可能小 ➢ 测量精度（Precision），或者说测量不确定性（Uncertainty）要尽可能小 ② 动态范围 ➢ 0~数百ns，甚至μs量级 ③ 死时间 ➢ 双事例分辨目前大约10ns，处理事例率能力约几十MHz ④ 读出能力 ➢ 快速读出，与VME、PCI等主流总线平台匹配 ⑤ 集成度 ➢ 大型实验通常需要几百甚至几十万通道. ⑥ 灵活度 ➢ 时间分辨率模式可选择配置、触发工作模式可选择 ⑦ 成本 ➢ 低成本、单片集成度高 25ps左右
内容概要粒子物理实验中精密时间测量的作用时间测量的基本概念当前的时间-数字变换技术基于FPGA的时间-数字变换电路
内 容 概 要 粒子物理实验中精密时间测量的作用 当前的时间-数字变换技术 时间测量的基本概念 基于FPGA的时间-数字变换电路
时间测量的组成定时甄别与时间数字转换(TDC)iStartDISCVthTDCDataVi2十DISCStopthCLK定时甄别时间-数字变换#荐2010/08/1510
2010/08/15 10 时间测量的组成 ▪ 定时甄别与时间数字转换（TDC） Start Stop Vth Vth + + - - Vi1 Vi2 CLK TDC Data DISC DISC 定时甄别 时间-数字变换