第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会 暨第十二届全国先进气体探测器研讨会The 22nd National Annual Conference on Nuclear Electronics and Nuclear Detection Technology and the 12th National Advanced Gas Detector Symposium
2024年7月14日至17日,由中国核学会核电子学与核探测技术分会(以下简称分会)与中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)联合主办、山东大学、山东核电有限公司、核探测与核电子学国家重点实验室、IEEE NPSS Beijing Chapter承办的第二十二届全国核电子学与核探测技术学术年会暨第十二届全国先进气体探测器研讨会在山东青岛召开。分会副理事长兼秘书长、中国科学院高能物理研究所朱科军研究员主持会议,分会理事长、中国科学院高能物理研究所研究员魏龙、山东大学前沿交叉科学青岛研究院院长黄性涛、山东核电有限公司王翔宇处长参加会议并致辞。来自全国各地80个科研院所、高等院校、企事业单位的433名专家学者、科技工作者及研究生参加了会议。
会议特邀清华大学、中国科学院国家天文台、中国科学院高能物理研究所、上海交通大学李政道研究所、中国科学院微电子研究所、中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、中国科学技术大学等单位的15位专家做了大会报告。本次会议共征集会议摘要154篇,其中134篇分别做了分会场口头报告。报告的技术内涵深邃丰富,高度和广度兼备,报告人的讲述深入浅出,深受与会代表们的欢迎。报告的内容反映了分会各专业发展的强劲势头,集中突出地彰显了分会所属各专业发展的高端领衔水平,激发了与会代表们的浓厚兴趣和强烈共鸣。
Date and Time
Location
Hosts
Registration
-
Add Event to Calendar
- Contact Event Host
- Co-sponsored by 中国核学会核电子学与核探测技术分会、中国科学院高能物理研究所、山东大学、山东核电有限公司、核探测与核电子学国家重点实验室
- Survey: Fill out the survey
Speakers
唐传祥 of 清华大学
基于激光与相对论电子束相互作用的驱动的新型加速器光源
基于激光与相对论高亮度电子束的拟康普顿散射过程,可以产生高能X射线或伽马射线光子。逆康普顿散射X射线/伽马射线源在高能光子能段与同步辐射光源及自由电子激光等主流加速器光源相比更具优势。在扭摆磁铁中利用激光场对相对论电子束的能量调制,形成电子束的微聚束(Micro-Bunching),从而产生大功率的相干辐射。稳态微聚束光源(SSMB)就是将这一过程在电子储存环中稳定(Steady State)地实现。该报告首先介绍电子束与激光相互作用的物理过程,重点讲述清华大学在过去20年中,在以光阴极微波电子枪为代表的高亮度电子束的产生、传输及操控等方面的研究进展,以及在逆康普顿散射光源、稳态微聚束光源等先进加速器光源方面取得的研究进展,并简介这些光源的潜在应用。
凌志兴 of 中国科学院国家天文台
爱因斯坦探针卫星——探索X射线宇宙
爱因斯坦探针卫星(EP)是一个空间X射线天文台,旨在对宇宙软X射线波段进行高灵敏度的监测,有望系统性发现银河系内和河外X射线暂现源,并监视已知源的时变。EP卫星有两个载荷:宽视场X射线望远镜使用微孔 X 射线光学器件和大靶面科学级CMOS探测器实现了3600平方度视场的实时监测,核心器件完全国产化;后随X射线望远镜使用Wolter I光学和PNCCD探测器实现高灵敏度后随观测。EP卫星是由中国科学院主导、欧洲航天局、德国马普地外物理所和法国航天局共同参与的国际合作项目。自2024年1月发射以来,卫星工作状态良好,目前处于测试定标阶段,已发现20余例强暂现源和100余例弱暂现源,并捕捉到200多例恒星耀发,展示了其强大的科学能力。
魏微 of 中国科学院高能物理研究所
大型粒子物理实验中的电子学系统设计挑战及发展考虑
未来大型粒子物理实验对电子学系统提出了越来越高的需求。一方面,对新物理的探索,要求尽可能的获取探测器的全部关键信息,导致数据量呈现海量增长趋势;另一方面,探测器的精度要求也越来越高,皮秒级的时间分辨,高达105的动态范围覆盖,微米级的位置分辨等,都对相关探测器的读出电子学提出了前所未有的挑战;此外,低物质量、低功耗、抗辐照等要求,也使得电子学系统在实现核心功能的基础上,还需考虑到先进的制造、封装和冷却工艺协同设计。本报告将回顾当前国内外大型粒子物理实验的电子学系统发展现状,结合未来实验的相关需求和挑战,讨论下一代电子发系统的相关发展考虑。通过对当前国际上相关前沿理念的对比,包括无触发读出框架、片上智能触发、高精度时钟分发同步等,给出一套未来电子学系统的可行性框架设计。
徐东莲 of 上海交大李政道研究所
海铃计划
南极冰立方中微子望远镜(IceCube)于2013年发现来自银河系外弥撒的高能中微子流,开启了高能中微子天文学的新纪元。然而,经过十余年的数据累积,IceCube仅发现两个对应源的证据:暂现的蝎虎座天体TXS0506+056和稳恒的活动星系NGC 1068,大部分天体中微子的起源未知。为了解答IceCube中微子的起源,并实现通过天体中微子探索极端宇宙,亟需建设角度分辨率及事例统计量大幅提升的二代中微子望远镜,海铃计划的提出正是瞄准了中微子天文学重大突破的新机遇。本报告将简述中微子天文学的最新进展,海铃计划的现状、规划及挑战。
叶竞波 of 中国科学院高能物理研究所
《Radiation Detection Technology and Methods》期刊介绍
欧阳群 of 中国科学院高能物理研究所
《核电子学与探测技术》期刊介绍
曹立强,卜建辉 of 中国科学院微电子研究所
一些核电子学研究进展
在核物理、粒子物理、辐射等应用背景下,粒子与其周围物质相互作用将产生电子、光子等一系列可被放大并记录的信号。通过激发与收集该信号实现成像、粒子物理量分析辨别以及分类筛选等成为核物理领域中探索微观世界的主要手段。而粒子探测器则是支撑上述实验的至关重要的部件。同时工作在空间和核辐射环境中的微电子器件受种类不同、能量不一的粒子和光子照射,将导致性能退化甚至功能失效。
本报告面向核衰变产生的光电信号探测需求,提出了一种利用三维一体探测器集成方案,集成模块涵盖薄膜探测结构、垂直互连结构及抗辐射CSOI器件。该技术基于超低本底基底材料进行多层正交探测单元图形设计与制造,提升了粒子收集效率,降低了信号噪声。提出低漏电图形垂直互连技术,形成与后端电子学器件实现立体集成的工艺方法。并在电子学器件方面开展了抗辐照技术研究。采用两次智能键合与剥离方法制备CSOI晶圆材料,该材料在两层隐埋氧化层(BOX)间嵌入一层独立的硅调制层,可在器件的BOX层下方引出独立配置电极,实现对器件抗辐射性能的有效调控与补偿。与传统SOI结构相比,CSOI结构具有背栅偏置调控范围大、调控粒度小等优点,可有效解决面向深空探测的超高总剂量效应和超强单粒子效应等问题。
本报告将阐述低本底三维互连工艺技术、CSOI的制备工艺、模型体系、辐射损伤机制、电路设计方法等内容,重点介绍CSOI的总剂量损伤与补偿机制,单粒子损伤与补偿机制,自适应背偏电路设计方法以及应用验证等内容。
樊瑞睿 of 中国科学院高能物理研究所
CSNS束流扩展探测器应用
从2018年开始运行的中国散裂中子源(CSNS)是我国建立的以工程应用和物质科学研究为主的综合性大科学装置。除了以热中子为主的中子散射应用,CSNS还规划了以中能和高能质子、白光中子、缪子等围绕核物理、辐照效应、材料和粒子物理等学科建立的加速器束流扩展应用平台。目前CSNS束流扩展应用团队已经建成了以核数据测量、中子与核相互作用研究为目标的反角白光中子实验装置和以材料辐照效应为目标的伴生质子束装置。同时在2024年开始的散裂二期工程中,还将建成高能物理探测器标定为目标的高能质子试验束和缪子综合性应用平台装置。
这些装置在束流测量、物理实验中应用了大量的新型探测器和电子学技术,包括:时间投影室、掺硼微通道板探测器、硅像素探测器、LGAD、金刚石、碳化硅等。报告将简要介绍CSNS束流扩展应用的各类束线平台,以及这些平台在探测器研发中可以起到的关键作用。同时报告还会以几个典型的探测器系统为核心介绍已经在这些平台中运用的探测器和电子学技术以及未来实验中对硬件的规划。
曾志 of 清华大学
锦屏大设施建设现状及进展
十三五国家重大科技基础设施“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施(简称锦屏大设施)自2018年获得国家发改委可行性批复,2020年启动建设,2023年12月具备实验组入驻条件,预计2024年底完成工程竣工和科研仪器设备安装调试等工作。本报告将介绍锦屏大设施主要工程进展,尤其是低本底控制工程方面的进展及成效,同时给出极低辐射本底谱仪研制的现状及进展,力争2024年底开始竣工验收工作。
柳卫平 of 中国原子能研究院
锦屏深地核天体物理实验JUNA揭示恒星元素合成奥秘
JUNA突破深地复杂环境下强流加速、高效率探测器和毫安级核反应靶等关键技术,开创我国深地核天体物理测量新领域,在深地实现了恒星内部核反应的精确重现,综合指标国际领先,取得一批原创成果,其中伽马射线天文学反应达到最高精度、圣杯反应达到最高灵敏度、古老恒星中钙丰度的起源之谜首次揭示,中子源反应澄清了30多年的分歧。成果入选核学会十大进展和亚太物理大会报告。
董明义 of 中国科学院高能物理研究所
下一代高能物理实验中的大型气体径迹探测器与气体探测器发展前沿
气体探测器具有性能可靠、物质量低、成本低廉等优点,在高能物理和核物理实验中具有举足轻重的地位,并广泛应用于核医学、天体物理等领域。
气体探测器可以提供100微米量级的位置分辨率,而且由于物质量很低,其作为径迹探测器工作在在磁场中可以精确测量带电粒子的动量,同时测量带电粒子的电离能损以用于粒子鉴别。近年来由于新技术、新方法和新材料的发展,大型气体探测器如漂移室和时间投影室等仍为下一代高能物理实验中径迹探测器至关重要的选项。
本报告聚焦大型气体径迹探测器的研究,主要针对下一代高能物理实验的需求,讨论大型气体径迹探测器如漂移室和时间投影室的设计、研制的关键技术;同时介绍气体探测器在国际研究中的主要技术路线、研究热点和发展趋势。
张正德 of 中国科学院高能物理研究所
机器学习和大模型计算技术在高能物理应用和探索
人工智能等先进计算技术使更强大的建模与模拟成为可能,是高能物理取得重大突破不可或缺的手段。本报告将介绍经典机器学习和前沿大模型等计算技术在高能物理领域的应用,包括机器学习在模拟、重建、分析、实时处理等方面的应用;重点介绍基于大模型的用于BESIII物理分析的“赛博士”智能体的总体设计、各个组件及其最新进展;最后将展望生成式AI带来的机遇和挑战。
章法强 of 中物院核物理与化学研究所
中物院二所核探测电子学技术进展
面向国家重大任务、装备自主可控等需求,中物院核物理与化学研究所布局发展了高性能核电子学设备研制的技术研究,成功研制了系列读出电子学系统,实现了高分辨数采仪等关键重要设备的国产化替代,大幅提高了测试系统自主可控水平和经济性。本报告针对物理诊断需求、主要技术难点及实现指标,以及核探测实验方面的合作考虑进行交流汇报。
王建春 of 中国科学院高能物理研究所
中国团队在LHCb探测器升级中的贡献
LHCb是大型强子对撞机上的四个主要实验之一,其主要物理目标为重夸克物理的强子谱、CP破坏、稀有衰变、以及寻找新物理。为拓展其物理潜力,LHCb进行多次升级,以更先进的探测系统运行在更高的对撞亮度。中国团队在LHCb物理研究中取得多项重要成果,在探测器升级中也起到越来越关键的作用。在基本完成的一期升级中团队主导了上游径迹探测器的研发,和国际合作伙伴一起完成探测器的安装,并已成功运行;在二期升级中团队同时承担电磁量能器和上游径迹探测器的研制任务。本报告将介绍中国团队在一期升级中作出的重要贡献和取得的经验,以及二期升级探测器的设计和研发计划。
陈明君 of 中国科学院高能物理研究所
高能水下中微子望远镜项目(HUNT)
为观测到LHAASO超高能伽马射线源相伴生的中微子信号,我们提出了高能水下中微子望远镜项目(HUNT)。HUNT项目将以前所未有的灵敏度,预期在五年内以5倍显著性确认第一个天体中微子点源。HUNT项目提出以20英寸光电倍增管为核心器件的探测器单元,将设计出30立方公里的超大规模的立体观测网。本报告包含HUNT项目的科学动机,探测器设计方案和目前的研究进展计划等内容。
封常青 of 中国科学技术大学
微结构气体探测器的读出电子学及应用
随着核与粒子物理实验的发展,粒子对撞机的能量和亮度进一步提高,对粒子径迹探测也提出了更高的要求,包括高空间分辨、高时间分辨、高计数率等。微结构气体探测器、硅像素探测器可认为是应对该挑战的两个最重要的解决方案。
与传统的丝室相比,微结构气体探测器能实现更快的时间响应和更高的空间分辨率,与半导体探测器相比,又具有易于大面积、低成本制作等特点,在粒子径迹探测方面具有突出的优势。近年来不仅被应用于核物理与粒子物理实验,在空间天文、核医学成像等诸多领域也展现出广阔的前景。目前发展最成熟的微结构气体探测器包括微网格气体探测器(Micromegas)、气体电子倍增器(GEM)和厚型气体倍增器(THGEM)等。
随着实验需求的提升,所用的微结构气体探测器不仅面积需要更大,空间分辨也变得更高,由此给读出电子学带来的问题就是通道数急剧增长、通道密度越来越高,系统的复杂度和实现难度空前提高。此外,对于核物理实验等应用,还面临着大动态范围、低噪声等挑战。对于暗物质探测、无中微子双β衰变等稀有物理事例探测实验,可能还存在着低本底(包括放射性本底控制、基于信号特征进行事例筛选和本底事例剔除)等特殊需求。
本报告将综述微结构气体探测器读出电子学的发展历程、现状,介绍国内多家单位(包括报告人所在的科研团队)开展微结构气体探测器读出电子学研发与应用概况,并探讨未来的技术发展趋势。
刘振安 of 中国科学院高能物理研究所
物理实验中的触发技术及未来展望
针对当前“无触发(triggerless)”术语的热烈讨论,通过粒子物理实验中对触发功能特殊需求及设计的回顾,总结触发概念的原初含义与作用,所涉及的技术,以及与传统电子学、控制、数据获取的关系等。共同探讨在新概念新技术的不断涌现的时代,未来触发的发展方向。
Agenda
|
7月14日 |
会议报到(14:00-17:00) 地点:山东青岛黄海饭店(青岛市南区延安一路75号) |
|
7月15日 |
全天:全体会议,大会开幕式及大会邀请报告 晚间:核电子学与核探测技术分会第十届理事会会议 |
|
7月16日 |
全天:分会场报告 |
|
7月17日 |
上午:分会场报告 下午:全体会议,大会邀请报告及闭幕式 |
|
7月18日 |
离会 |
https://indico.ihep.ac.cn/event/22017/timetable/