第一部分国内外现状及趋势分析.docx

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1、第一部分国内外现状及趋势分析包括本项目相关国内外总体研究情况和水平、最新进展和发展前景。限2000字以内，并分别简要列出国内、外各代表性的5家从事相关研究的主要机构及典型成果、代表性文献及相关专利、标准，并列出项目在相关方面的5项代表性成果、专利及标准。第二部分研究目标及内容-、项目目标及考核指标（一）申报项目与所属指南方向的关联关系包括项目与所属指南方向的匹配性，对指南方向目标的支撑作用。限1500字以内。课题二包括研制空间分辨率优于25微米的径迹探测器模块，完成组装成径迹探测器系统集成并参与运行；研究具有好于100PS时间分辨率的抗辐照传感器和前端电子学关键技术。这两部分研究内容与指南1.

2、3ATLAS探测器升级（共性关键技术）内容相匹配，有利于提高ATLAS实验的物理潜力。（二）项目目标及考核指标、考核方式/方法限2000字以内（不包括表格），并填写下表。硅微条探测器：目标：硅径迹探测器模块建造，包括验证硅微条传感器和读出电子学的抗福照性能等关键指标，掌握硅微条探测器模块高精度组装、高低温环境可靠性测试等关键技术，保障探测器模块空间分辨率达到25微米的要求。径迹探测器系统集成，包含硅微条探测器模块集成到桶板、桶板组合成径迹探测器系统的安装、调试等关键技术研究。考核指标：硅微条探测器模块达到空间分辨率优于25微米考核方式：合作组安排束流测试新一代有时间信息的硅像素探测器：目标：研

3、发时间分辨率在100皮秒以下的抗辐照传感器及前端电子学。考核指标：传感器和电子学时间分辨率均好于100PS考核方式：传感器将设计并制备出像素型的低增益雪崩二极管器件，用放射源对其辐照前后的时间分辨特性进行标定。电子学将设计读出电子学电路模块和小型的数据获取系统，对电子学进行性能测试和技术验证，时间精度可以通过测试信号相对于时钟的间隔或两通道之间的时间差的晃动进行评估。项目目标、预期成果与考核指标表项目目标预期成果名称预期成果类型对应的课题考核指标指标名称立项时已有指标#/状态中期指标值/状态完成时指标值/状态2.研制硅微条径迹探测器空间分辨率达到25微米；研发时间分辨率在100皮秒以下的抗辐照

4、传感器及前端电子学。1：新理论新原理新产品口新技术新方法关键部件数据库软件应用解决方案实验装置/系统临床指南/规范工程工艺标准论文发明专利其他_指标1.1*硅径迹探测器模块；有时间信息的硅像素探测器新理论新原理口新产品口新技术口新方法关键部件数据库软件应用解决方案实验装置/系统临床指南/规范工程工艺标准论文发明专利其他硅微条径迹探测器空间分辨率原型模块25微米预生产模块25微米25微米ATLAS合作组安排束流测试硅像素探测器时间分辨率好于10ns好于1ns好于100ps放射源测试同上指标科技报告考核指标序号报告类型数量提交时间公开类别及时限其他目标与考核指标完成情况备注：1.项目目标，应从以下

5、方面明确描述：（1）项目研发主要针对什么问题和需求：（2）将要解决哪些科学问题、突破哪些核心/共性/关犍技术：（3）预期成果：（4）成果将以何种方式应用在哪些领域/行业/重大工程等，并拟在科技,经济、社会、环境或国防安全等方面发挥何种的作用和影响。2.对应的课题，指将由项Fl内哪些课题支撑取得某项成果。3.考核指标，指相应成果的数量指标、技术指标、质量指标、应用指标和产业化指标等，其中，数量指标可以为专利、产品等的数量：论文代表作应注重质量，不以数量作为评价标准；技术指标可以为关键技术、产品的性能参数等；陆量指标可以为产品的耐震动、高低温、无故障运行时间等：应用指标可以为成果应用的对象、范围和

6、效果等；产业化指标H以为成果产业化的数量、经济效益等.同时，对各项考核指标需填写立项时己有的指标值/状态以及项目完成时要到达的指标值/状态。同时，考核指标也应包括支撑和服务其他重大科研、经济、社会发展、生态环境、科学普及需求等方血的直接和间接效益。如对国家重大工程、社会民生发展等提供了关键技术支撑，成果转让并带动了环境改善、实现了销售收入等。若某项成果属于开创性的成果，立项时已有指标值/状态可填写无”，若某项成果在立项时己有指标值/状态难以界定，则灯填写/。4,中期指标，各专项根据管理特点，确定是否填写，阶段目标明确的专项项日应填写中期指标.5.考核方式方法，应提出符合相关研究成果与指标的具体

7、考核技术方法、测算方法等。6.科技报告类型，包括项目综合绩效评价（验收）前撰写的全面描述研究过程和技术内容的最终科技报告、项目年度或中期检查时撰写的描述本年度研究过程和进展的年度技术进展报告以及在项目实施过程中撰写的包含科研活动细节及基础数据的专题科技报告（如实验报告、试验报告、调研报告、技术考察报告、设计报告、测试报告等）。其中，每个项目在综合绩效评价（验收）前应撰写一份最终科技报告；研究期限超过2年（含2年）的项目，应根据管理要求，每年撰写一份年度技术进展报告；每个项目根据研究内容、期限和经费强度，撰写数量不等的专题科技报告.科技报告应按国家标准规定的格式撰写.7.公开类别及时限”，公开项

8、日科技报告分为公开或延期公开，内容需要发表论文、申请专利、出版专著或涉及技术诀窍的，可标注为延期公开:需要发表论文的，延期公开时限原则上在2年（含2年）以内；需要申请专利、出版专著的，延期公开时限原则上在3年（含3年）以内；涉及技术诀窍的，延期公开口寸限原则上在5年（含5年）以内.涉密项目科技报告按照有关规定管理()项目预期成果的呈现形式及描述限100O字以内。硅微条径迹探测器：研制出高精度硅微条探测器模块，并参与径迹探测器系统的安装和联调。提供硅微条探测器模块空间位置分辨率的测试报告。新一代有时间信息的硅像素探测器：完成原型传感器，提供时间分辨性能的测试报告；实现前端电子学关键技术突破，提供

9、电子学时间精度测试报告。二、项目研究内容、研究方法及技术路线（一）项目的主要研究内容拟解决的关键科学问题、关键技术问题，针对这些问题拟开展的主要研究内容，限3000字以内。硅径迹探测器模块建造，包括验证硅微条传感器和读出电子学的抗辐照性能等关键指标，掌握硅微条探测器模块高精度组装、高低温环境可靠性测试等关键技术，保障探测器模块空间分辨率达到25微米的要求。径迹探测器系统集成，包含硅微条探测器模块集成到桶板、桶板组合成径迹探测器系统的安装、调试等关键技术研究。针对新一代有时间信息硅像素探测器的研发，本课题将展开抗辐照传感器及前端电子学的设计。在传感器方面，团队将致力于研发像素型的低增益雪崩传感器

10、，并开展辐照前后器件的时间分辨性能研究。在前端读出电子学方面，团队将通过国际合作研究具有时间测量功能硅像素探测器的前端读出电路关键技术，并着重针对含有时间信息的击中数据的高效缓存和快速读出展开研究，且还将完成数据汇总、配置命令解析等功能。（二）项目拟采取的研究方法1、针对项目研究拟解决的问题，拟采用的方法、原理、机理、算法、模型等限2000字以内。硅微条径迹探测器：拟采用高能质子束方法进行验证微条传感器和读出电子学的抗福照性能，通过合作组联合研制高精度工装夹具、自动化高低温冷却环境测试箱等确保硅微条探测器模块高精度和高低温环境可靠性。最终径迹探测器系统集成则由高精度的龙门吊和精密机械等方式进行

11、品质监控。新一代有时间信息的硅像素探测器：传感器部分：传感器的研究包括仿真设计、工艺制备、时间性能研究及辐照性能测试。通过TCAD仿真研究器件结构及关键参数，优化工艺流程，在有效电荷收集效率的前提下实现器件内部像素化。在此基础上通过改变衬底材料、优化结构参数等方法提高器件的抗辐照性能，特别是辐照后器件的电荷收集与时间分辨性能。电子学部分：像素探测器的前端读出电路主要包括模拟处理单元电路和数据缓存读出电路，为了获取传感器输出信号的时间信息，模拟处理单元电路将采用放大甄别结合高精度时间数字变换的技术设计实现；数据缓存读出电路将基于数字电路设计流程实现，通过建模仿真确定电路基本架构，进而配合时序分析

12、、流水线处理等高速数字电路设计方法实现高效的数据缓存和快速的数据读出。2、项目研究方法（技术路线）的可行性、先进性分析限2000字以内。硅微条探测器：1.利用东莞的伴生质子束开展了硅微条传感器、专用集成电路芯片的辐照测试并在高能所搭建了相应的器件测试平台。2.在高能所实验室已研制出预生产阶段的硅微条模块，搭建了冷热箱测试系统。参与了合作组硅微条探测器模束流测试的实验与数据分析研究。3.在卢瑟福实验室参与了硅微条探测器模块集成到桶板碳纤维基底的高精度组装与低温稳定测试。新一代有时间信息的硅像素探测器：传感器部分：团队通过与外单位合作，完成了初步原型器件的制备，具备研发快时间分辨的传感器的设计仿真

13、、工艺制备、器件测试等条件。电子学部分：团队在100PS水平读出技术层面，曾研制出系列电子学系统并成功应用于粒子物理实验中，上述的技术积累可以保证此方向研究工作的顺利展开。三、课题分解方案（一）课题分解情况围绕项目目标，根据需要可对项目目标进行任务分解，并简要说明各课题在项目中的具体作用，相互之间的逻辑关系，建议用图表描述。限2000字以内。（二）各课题内容逐项分段说明各课题的研究目标、主要研究内容、拟解决的重大科学问题或关键技术、考核指标及评测手段/方法等。每个课题限3000字以内（I1,课题1：xxxxx研究目标：主要研究内容：拟解决的重大科学问题或关键技术问题：考核指标及评测手段/方法：

14、参加单位任务分工2、课题2：ATLAS实验内径迹探测器升级子课题2.1:硅径迹探测器模块建造，径迹探测器系统集成和运行研究目标：研发满足高亮度LHC要求的高精度硅微条径迹探测器。采用先进技术组装探测器模块，实现25微米的空间分辨率，并通过束流测试验证。参与径迹探测器系统集成和早期运行。主要研究内容：1.研究硅微条传感器辐照后的电荷收集效率、专用集成电路芯片辐照后的单粒子效应；2.掌握硅微条传感器的高精度组装技术，开展硅探测器模块高低温稳定测试及空间位置分辨率的研究；3.开展硅微条探测器模块集成到桶板、桶板组合成径迹探测器系统的安装和联调。拟解决的关健技术问题：硅径迹探测器模块建造，包括验证硅微

15、条传感器和读出电子学的抗辐照性能等关键指标，掌握硅微条探测器模块高精度组装、高低温环境可靠性测试等关键技术，保障探测器模块空间分辨率达到25微米的要求。径迹探测器系统集成，包含硅微条探测器模块集成到桶板、桶板组合成径迹探测器系统的安装、调试等关键技术研究。考核指标及评测手段：硅微条探测器模块达到空间分辨率优于25微米。合作组安排束流测试。弁加单位任务分工：高能所：负责建设高能所硅微条模块研制实验室平台、传感器和读出芯片测试平台、东莞散列中子源伴质子束流辐照平台搭建，协调与英国卢瑟福实验室以及CERN的安装调试工作。清华：负责派送学生和博士后参加硅微条探测器模块研制、传感器和读出芯片辐照测试，以及协助参加英国和CERN的工作。子课题2.2:新一代有时间信息的硅像素探测器的研发研究目标：研发时间分辨率在100皮秒以下的抗辐照传感器及前端电子学主要研究内容：研发像素型LGAD传感器，实现100皮秒以下的时间分辨率。通过国际合作研究具有时间测量功能硅像素探测器的前端读出电路关键技术，并着重针对含有时间