01 捕捉光的“指紋”：高精度光子特征探測

在空間探測的微觀戰(zhàn)場上，每個光子都是攜帶宇宙秘密的信使——其空間位置（x, y）和精確抵達時間（t），分別作為物體空間坐標(biāo)和物理過程進程的關(guān)鍵特征參量，共同承載著揭示宇宙奧秘的關(guān)鍵信息。

當(dāng)某科研團隊試圖同時鎖定光子“何時來、何處落”，需要搭建MCP1單光子成像系統(tǒng)，面臨諸多挑戰(zhàn)：

• 位置精度瓶頸：需同步處理數(shù)十通道位置信號，通過重心法進行位置重建，飛庫量級電荷測量精度至關(guān)重要；
• 定時精度獲?。盒鑼崿F(xiàn)電荷信號的快速成形及皮秒級精確定時；
• 時間同步難題：需實現(xiàn)位置采集通道及時間采集通道的時鐘同源及時間同步。

02 破局之道：中科采象MCP單光子成像方案

中科采象的微通道板（MCP）單光子成像電子學(xué)解決方案，通過集成MCP組件與高性能電子學(xué)系統(tǒng)，基于高精度的能量及時間獲取技術(shù)，聯(lián)合ASIC/Liroc前端芯片的協(xié)同處理能力，實現(xiàn)了光子事件的高精度能量提取、時間標(biāo)記及空間定位。

位置測量ADC方案

該方案基于ASIC芯片實現(xiàn)的FAM前置放大模塊,性能核心優(yōu)勢可總結(jié)為以下兩點:

• 超高密度通道集成：基于專用ASIC芯片，實現(xiàn)單片高密度多通道集成。通過精巧的模塊化設(shè)計，將大量輸入信號有效整合，最終通過少量高密度線纜輸出，顯著簡化系統(tǒng)布線。
• 微弱電荷高速精密測量：波形數(shù)字化技術(shù)聯(lián)合采用電荷-電壓變換鏈核心技術(shù)，能夠穩(wěn)定檢測極其微弱的電荷信號。同時可支持高頻計數(shù)，可覆蓋MCP探測器的主流應(yīng)用場景的事例率范圍。

時間測量TDC方案

該方案基于Liroc芯片的技術(shù)特性，時間測量轉(zhuǎn)換模塊TAM在激光雷達應(yīng)用中具備以下兩大核心優(yōu)勢：

• 高精度多通道采集：實現(xiàn)全通道同步測量架構(gòu)，解決了高事件率場景下的同步性、效率與穩(wěn)定性矛盾，為精密測量與實時控制提供技術(shù)支持。
• 寬量程皮秒級時間分辨率：實現(xiàn)超寬動態(tài)范圍與皮秒級時間分辨率，滿足高速瞬態(tài)信號的定時需求。

03 應(yīng)用場景：拓展核領(lǐng)域邊界

核技術(shù)應(yīng)用：核輻射監(jiān)測與防護

核醫(yī)學(xué)成像與治療：醫(yī)學(xué)影像診斷、放射治療與藥物研發(fā)

核能與核聚變：核反應(yīng)堆監(jiān)控、核聚變實驗

特殊核環(huán)境監(jiān)測：空間輻射探測、核廢料處理與環(huán)境監(jiān)測

核物理基礎(chǔ)研究：高能粒子探測、放射性衰變與核反應(yīng)監(jiān)測

注釋：

1. 微通道板(MCP)：可以被用于檢測電子、離子、高能粒子、中子、紫外線、X射線等各種粒子和能量較高的電磁波。