瞄准核与粒子物理科学前沿

　　我国在可编程逻辑器设计方面走在了世界前列。核探测与核电子学国家重点实验室副主任安琪说，这正是实验室科大部瞄准国家需求和学科发展方向，在核电子学方面重点部署前端电子学关键技术研究的一个缩影。
　　
　　本世纪初，用可编程逻辑器件（FPGA）进行时间—数字变换电路（Time to Digital Conversion，简称TDC）的设计在国内是一个完全探索性的课题，采用时间内插方法来提高其时间分辨精度更是空白。2003年，美国费米实验室的科学家提出了“级联链”思路，有效提高了时间分辨精度。
　　
　　“有没有其他思路可以实现这一功能，甚至获得更高的时间测量精度？”核探测与核电子学国家重点实验室中国科学技术大学部（以下简称中国科大部）的科研人员通过不断摸索和钻研，首创“进位链”方法将时间分辨精度推向一个更高水平。
　　
　　这项工作以取得“用新机制完成时间数据的高精度变换”的新技术获得国家发明专利，并已有3篇IEEE杂志论文和多篇SCI论文发表，获得国际广泛认可，成为国际上高精度FPGATDC设计主流方法之一。
　　
　　目前，该技术已成功应用于合肥微尺度物质科学国家实验室的量子通讯实验，且将应用在我国新一代宇宙线观测站LAHHSSO的“水契伦科夫探测器”中。
　　
　　这一次，我国在FPGATDC设计方面走在了世界前列。核探测与核电子学国家重点实验室（以下简称实验室）副主任安琪对《中国科学报》记者说，这正是实验室中国科大部瞄准国家需求和学科发展方向，在核电子学方面重点部署前端电子学关键技术研究的一个缩影。
　　
　　前沿技术的探索阵地
　　
　　“中国科大部的长处在于做一些探索性、前瞻性，甚至是一些有争议性的课题。”安琪说，这使得中国科大部得以在前沿技术和方法的基础研究课题中不断取得突破。
　　
　　在本世纪要解答的基本科学问题中，“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”名列第一和第二位。要解答这两个问题，空间暗物质探测的能力独特。而正是在这一前沿领域，实验室中国科大部与紫金山天文台的合作已取得良好开端。
　　
　　安琪介绍说，紫金山天文台研究员常进提出了空间暗物质探测计划，计划研制一个暗物质粒子探测器，用卫星送上太空进行暗物质研究。该项目得到了中国科学院（以下简称）的大力支持，目前已列入先导专项计划中。
　　
　　“我们实验室承担了关键分系统BGO量能器的设计和制作，目前已成功转入初样研制阶段，进展顺利。”安琪说。
　　
　　他进一步介绍，MRPC气体探测器是目前粒子物理实验广泛应用的新型气体探测器，中国科大近代物理系的老师们于十多年前率先在国内进行研究。其所研发的MRPC气体探测器成功应用在美国布鲁克海文实验室的STAR实验中，是国际重离子物理实验上的首次大规模使用。
　　
　　最近，由中国科技大学李澄负责的国家基金重点项目“北京谱仪飞行时间探测器性能改进的MRPC技术研究”，则将MRPC技术应用于北京谱仪探测器（BESIII）的端盖飞行时间探测器的升级，使其性能大大提高。该项目已列入2013年重大设备升级改造计划，目前工程正在顺利进行。兰州重离子加速器冷却储存环（CSR）外靶实验探测器系统的性能改进和升级也将采用这一技术。
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