Наукоемкая продукция НЦ ФЧВЭ БГУ

НЦ ФЧВЭ

1. Заказная интегральная микросхема (ИМС) 8-канального трансрезистивного усилителя Ampl-8.3. Первая ИМС семейства DOM (Dubna–D0Minsk), разработанная специально для мини-дрейфовых трубок (МДТ) передней мюонной системы эксперимента по физике высоких энергий D0 в Фермилаб (протон-антипротонный коллайдер «Тэватрон», г. Батавия, США). Используется также в экспериментах COMPASS (ЦЕРН, г. Женева, Швейцария), Pi-Beta (Институт PSI, г. Виллиген, Швейцария), СВД-2 (ГНЦ «Институт физики высоких энергий», протон-протонный коллайдер У-70, г. Протвино, Московская обл., Россия), в прототипе мюонной системы эксперимента ПАНДА (Институт GSI, г. ускорительный комплекс FAIR, Дармштадт, Германия) и ряде других установок.

Таблица 1

Характеристики ИМС трансрезистивного усилителя Ampl-8.3

Параметр Значение*
Коэффициент преобразования, дифференциальный, мВ/мкА ³130
Количество каналов в одном корпусе 8
Полярность входного сигнала ±
Выходная нагрузка, Ом, не менее 1000
Шумовой ток Inoise, расчетное/измеренное значение при емкости детектора2, r.m.s., нA: CD = 0пФ,

CD = 60 пФ,

CD = 820 пФ

23

34

225

Длительность переднего и заднего фронтов по уровням (0,1–0,9), нс 7
Задержка распространения сигнала, нс 6
Напряжение смещения между выходами, В, не более 1,5
Динамический диапазон для сигналов обеих полярностей, дБ 52
Входное сопротивление, Ом 50
Ток пробоя при частоте импульсов 10 Гц и длительности 1 мкс, А:

- положительная полярность

- отрицательная полярность

3

10

Межканальные помехи, дБ: при фронтах 1,8 нс

- при фронтах 15 и 20 нс (имитация сигнала детектора)

-47

-54

Напряжение питания, В ±3…±5
Рассеиваемая мощность при питании ±3…5 В, мВт 160…640
Корпус Пластмассовый 48-выводной 4222.48-2 ГОСТ 17476-88

Металлокерамический 48-выводной Н16.48-1ВН

*Все величины, за исключением рассеиваемой мощности, измерялись при напряжениях ±5 В.

clip_image002
Рис. 1. Заказная 8-канальная ИМС трансрезистивного усилителя Ampl-8.3 в пластиковом корпусе

2. Заказная ИМС 8-канального компаратора Disc-8.3 семейства DOM, разработанная специально для передней мюонной системы эксперимента D0. Используется также в экспериментах COMPASS (ЦЕРН, г. Женева, Швейцария), СВД-2, в прототипе мюонной системы эксперимента ПАНДА (Институт GSI, г. ускорительный комплекс FAIR, Дармштадт, Германия) и ряде других установок.

Таблица 2

Характеристики ИМС компаратора Ampl-8.3

Параметр Значение
Смещение по входу, мВ £5
Входной ток смещения, мкА £0,1
Входной ток, мкА 1,0
Неидентичность входных токов по каналам, мкА 0,01
Превышение над порогом, необходимое для надежного срабатывания, мВ 5
Минимальная длительность выходного сигнала, нс 40
Задержка переключения при превышении над порогом, нс:

при 10 мВ

при 60 мВ

36

14

Максимальная разность задержки переключения по каналам, нс:

при превышении 10 мВ

при превышении 60 мВ

£4

<1

Фронты выходного сигнала 01/10 при согласованной нагрузке 110 Ом, нс 2,2/1,8
Напряжение питания, В ±5
Потребляемая мощность, мВт/корпус 670
Корпус Пластмассовый 48-выводной 4222.48-2 ГОСТ 17476-88

Металлокерамический 48-выводной Н16.48-1ВН

clip_image004

Рис. 2. Заказная 8-канальная ИМС компаратора Disc-8.3 в пластиковом корпусе

3. Полузаказная ИМС трансрезистивного усилителя-дискриминатора AD-1.3 семейства DOM. Предназначена для газоразрядных детекторов, используемых в физике частиц и высоких энергий. Предполагается использование в мюонных системах эксперимента «ПАНДА» (ускорительный комплекс FAIR, г. Дармштадт, Германия) и NICA-MPD (г. Дубна, Московская обл., Россия) «ПАНДА» и NICA-MPD (г. Дубна). Встраивается внутрь отдельных газоразрядных дрейфовых трубок или в хвостовики многоканальных МДТ для повышения надёжности системы.

4. Комплект ИМС усилителя-дискриминатора AD-1.14, AD-1.15, AD-1.16 и AD-1.17 семейства DOM. Предназначен для регистрации сигналов от многопиксельных лавинных фотодиодов типа MAPD-1, используемых в качестве фотоприёмников сцинтилляционных детекторов годоскопических систем. Предполагается использование в мюонных системах эксперимента «ПАНДА» и NICA-MPD. ИМС состоят соответственно из усилителей Ampl-1.14, Ampl-1.15, Ampl-1.16, Ampl-1.17 и компараторов Disc-1.4 (в AD-1.14, AD-1.15, AD-1.17) и Disc-1.16 (в AD-1.16).

Таблица 3

Характеристики усилителей ИМС AD-1.3, AD-1.14, AD-1.15, AD-1.16, AD-1.17

ИМС AD-1.3 AD-1.14 AD-1.15 AD-1.17 AD-1.16
Корпус металлокерамический с

4-сторонним расположением выводов

16-выводной Н04.16-3в 24-выводной Н06.24-1в
Допускается раздельное включение усилителей и компараторов с отключением питания неиспользуемой части
Усилительная часть ИМС
Параметр Ampl-1.3 Ampl-1.14 Ampl-1.15 Ampl-1.17 Ampl-1.16
Напряжение питания, В +3…+5 +3…+5 +3…+5 +3…+5 ±3,5
Входное сопротивление, Ом 50,0 50,0 50,0 50,0 65
Коэффициент преобразования дифференциальный, мВ/мкА 100 (50 на плечо) 20 (10 на плечо) 10 (5 на плечо) 1 (0,5 на плечо) 15,6 (7,8 на плечо)
Полоса пропускания по уровню –3 дБ, МГц 5* 150 170 250 100
Среднеквадратическое значение шумового тока, приведенного к входу, при емкости источника сигнала 10 пФ, нА 60 110 80 170 145
Компараторная часть ИМС
Disc-1.4 Disc-1.16
Напряжение питания, В +5 ±3,5
Ток потребления, мА

Isee

Iscc

12,3

5,8

9,5

5,6

Потребляемая мощность, мВт 92 52
Входной ток, мкА £5,0 0,25
Выходной ток, мА 5,0 3,3
Задержка включения/выключения, нс 5,9 11,8
Длительность фронта нарастания/спада, нс 2,2/1,3 1,1/0,9
Дрожание, нс 0,35 0,35

*Допустимо увеличение полосы пропускания до 27 МГц

clip_image006
Рис. 3. ИМС AD-1.3 (внизу) на плате ADB-1.3, встраиваемой внутрь дрейфовых трубок или в концевики мини-дрейфовых трубок
clip_image008 clip_image010
clip_image012
Рис. 4. ИМС Ampl-1.14 (усилительная часть AD-1.14) на универсальной печатной плате. Внешний вид плат с ИМС Ampl-1.15, Ampl-1.16 и Ampl-1.17 такой же Рис. 5. ИМС AD-1.15 на универсальной печатной плате. Внешний вид ИМС AD-1.14, AD-1.16 и AD-1.17 такой же

5. ИМС Ampl-8.15 8-канального широкополосного трансрезистивного усилителя семейства DOM для регистрации сигналов от многопиксельных лавинных фотодиодов типа MAPD-1, используемых в качестве фотоприёмников сцинтилляционных детекторов годоскопических систем. Предполагается использование в мюонных системах эксперимента «ПАНДА» и NICA-MPD.

Таблица 4

Характеристики ИМС 8-канального усилителя Ampl-8.15

Параметр Значение
Напряжение питания, В +(3,5 + 0,5) В
Ток потребления на канал, мА 5…7,5
Входное сопротивление, Ом 65
Коэффициент преобразования дифференциальный, мВ/мкА 15,2 (7,6 на плечо)
Полоса пропускания по уровню –3 дБ, МГц 75
Среднеквадратическое значение шумового тока, приведенного к входу, при емкости источника сигнала 10 пФ, нА 110
Потребляемая мощность, мВт/корпус 240…480
Корпус металлокерамический 48-выводной с 4-сторонним расположением выводов Н16.48-1ВН

clip_image014

Рис. 6. ИМС 8-канального широкополосного трансрезистивного усилителя для многопиксельных лавинных фотодиодов Ampl-8.15

6. ИМС Disc-8.15 8-канального компаратора семейства DOMю Предназначена для регистрации сигналов от многопиксельных лавинных фотодиодов типа MAPD-1, используемых в качестве фотоприёмников сцинтилляционных детекторов годоскопических систем. Предполагается использование в мюонных системах эксперимента «ПАНДА» и NICA-MPD.

Таблица 5

Характеристики ИМС 8-канального компаратора Disc-8.16

Параметр Значение
Напряжение питания, В ±3,5
Ток потребления на канал, мА 7,5
Входной ток, мкА 0,25
Выходной ток, мА 3,3
Задержка включения/выключения, нс 13,7
Длительность фронта нарастания/спада, нс 1,14
Корпус металлокерамический 48-выводной с 4-сторонним расположением выводов Н16.48-1ВН

clip_image016

Рис. 7. ИМС 8-канального компаратора Disc‑8.16

7. ИМС 8-канального усилителя-дискриминатора ОКА-1М. Предназначена для магнитных спектрометров установок ОКА и ВЕС на ускорителе У-70 (ГНЦ ИФВЭ, г. Протвино, РФ)

Таблица 6

Характеристики ИМС 8-канального усилителя-дискриминатора ОКА-1М

Параметр Значение
Коэффициент преобразования, мВ/мкА 160
Среднеквадратическое значение шумового тока, приведенного к входу, при емкости источника сигнала 10 пФ, нА 20
Входное сопротивление, Ом <60
Уровни выходных сигналов LVDS
Напряжение питания, В +3,3
Ток потребления на канал, мА 5
Корпус металлокерамический 48-выводной с 4-сторонним расположением выводов Н16.48-1ВН

Для пропорциональных камер магнитного спектрометра экспериментальной установки установки ОКА (Опыты над КАонами), ГНЦ ИФВЭ, г. Протвино, РФ.

Накамерная электроника для пропорциональных и дрейфовых камер магнитного спектрометра установки ОКА, разработанная на базе ИС ОКА-1М, прошла успешное тестирование в пучковых сеансах и принята в качестве рабочей электроники для трековой системы.

Кристаллы БИС “ОКА-1М” собирались в корпуса двух типов:

1) Н1648-1В — металлокерамический планарный четырехсторонний корпус с шагом выводов 1мм, металлизированное дно и крышка электрически соединены и выведены на 24 вывод (рис. 8);

2) 4222.48 — пластмассовый планарный четырехсторонний корпус с шагом выводов 1 мм (рис. 9).

clip_image018 clip_image020
Рис. 8. ИМС ОКА-1М в металлокерами-ческом корпусе Н1648-1В Рис. 2. ИМС ОКА-1М в пластмассовом корпусе 4222.48

8. 8-канальная плата усилителя-дискриминатора для пропорциональных и дрейфовых камер. Для накамерной электроники установки ОКА были изготовлены 8, 16 и 32 канальных варианта печатных плат (ПП) на базе ИС ОКА-1М. Для пропорциональных камер магнитного спектрометра, в силу их конструктивных особенностей, 8 канальная плата (рис. 10) стала основным вариантом.

clip_image022

Рис. 10 Двухслойная 8-канальная плата усилителя-дискриминатора

9. 32-канальная плата усилителя-дискриминатора ADB 32.v.6.0. Предназначена для регистрации сигналов от многоканальных газоразрядных детекторов для экспериментов по физике частиц и высоких энергий. Построена на базе заказных 8-канальных ИМС усилителя Ampl-8.3 и компаратора Disc-8.3. Первоначальный вариант ADB 32.v.5.1. использован в 50000 каналов передней мюонной системы установки D0 в Фермилаб (коллайдер «Тэватрон», г. Батавия, США) и 8000 каналов установки COMPASS (ЦЕРН, г. Женева, Швейцария). В настоящее время используется в установке СВД-2 для регистрации сигналов от тонкостенных дрейфовых трубок типа «соломка».

Таблица 7

Характеристики ADB v.6.0

Параметр Значение
Количество каналов 32
Динамический диапазон входных сигналов, дБ 74
Полярность входного сигнала отрицательная
Входное сопротивление, Ом » 77
Задержка срабатывания при входном токе 2,24 мкА (Ithr=1,12 мкА), нс 33
Дрожание выходного сигнала, нс 0,8
Точность временной привязки в интервале 2Ithr¸10Ithr, Ithr=1,12 mA, нс 3,6
Перекрестные помехи при пороге Ithr = 0,2 mA, dB <–57
Защита по входу от высоковольтных импульсов обеих полярностей: конденсатор 3,5 нФ, заряженный до напряжения ±3,5 кВ, разряжается на вход ADB через резистор 240 Ом с частотой 10 Гц в течение 10 мин. Пробой отсутствует

clip_image024

Рис. 11. Внешний вид платы ADB 32 v.6.0

10. Монокристаллический алмазный детектор. Предназначен для мониторинга интенсивности пучков вблизи точки взаимодействия в действующих и строящихся коллайдерах (Большой адронный коллайдер, Международный линейный коллайдер).

Таблица 8

Характеристики алмазного детектора

Параметр Значение
Тип регистрируемых частиц электроны
Напряжение питания, В 500 В
Эффективная длина сбора заряда, мкм 207
Ток утечки, пА, не более 10

clip_image026

Рис. 12. Монокристаллический алмазный детектор в металлостеклянном корпусе

Category: Разное