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2021年1月5日，我校參與建造的“國家發(fā)改委十二五”規(guī)劃—高海拔宇宙線觀測站（Large High Altitude Air Shower Observatory，LHAASO）中核心探測器水切倫科夫探測器陣列（Water Cherenkov Detector Array，WCDA）第三號水池注水達到正常工作水位，這標志著WCDA探測器全部建成，全陣列投入科學運行，這是LHAASO四種主要探測器裝置中最早完成的一個陣列?！犊萍既請蟆?、《科學網(wǎng)》、《中國新聞網(wǎng)》紛紛報道。

LHAASO布局示意圖及其中建成后的WCDA俯瞰圖

WCDA是LHAASO探測器陣列的重要組成部分之一，探測器總面積為7.8萬平方米，由3個水池組成，包含3120個探測器單元。每個單元充滿純水，池底放置大尺寸光敏探頭，通過讀出次級宇宙線在水中產(chǎn)生的切倫科夫光來實現(xiàn)宇宙線的探測。WCDA有效探測面積和靈敏度分別是國際上同類型最大實驗的4倍和6倍，能夠?qū)︺y河系內(nèi)外的伽馬暴、快速射電暴、引力波電磁對應體等具備瞬變特性的高能輻射信號進行探測，具備國際領先優(yōu)勢，預期將獲得一系列非常重要的觀測與研究成果。

WCDA要求探測器和電子學在單光電子至數(shù)千光電子大動態(tài)范圍內(nèi)進行高精度的信號讀出和測量，這在國際宇宙線探測實驗中是極具挑戰(zhàn)性的工作。核探測與核電子學國家重點實驗室長期以來一直參與LHAASO的WCDA預研及工程實施工作，負責其中WCDA大尺寸光敏探頭與全部大尺寸光電倍增管（PMT）讀出電子學系統(tǒng)的研制，做出了重要貢獻。

大尺寸光敏探頭是LHAASO WCDA關鍵器件。核探測與核電子學國家重點實驗室研究團隊（李澄，唐澤波，江琨）成功完成了大尺寸光敏探頭中PMT的選型和大動態(tài)范圍基座電路設計，取得了核心技術突破。團隊研制出滿足實驗要求的大尺寸光敏探頭，并研制出一套高精度高度自動化的高尺寸光敏探頭性能測量系統(tǒng)，對交付的每個大尺寸光敏探頭的性能均進行了細致研究，確保了工程按時高質(zhì)量完成。

水切倫科夫探測器及研制的大尺寸光敏探頭和批量性能測量裝置

在WCDA大尺寸PMT讀出電子學方面，核探測與核電子學國家重點實驗室研究團隊（項目負責人：安琪，總工程師：趙雷，副總工程師：曹喆）成功完成WCDA大尺寸PMT全部讀出電子學系統(tǒng)的研制和工程實施，期間完成四項重大技術突破。在工程實施的同時，研究團隊針對WCDA采用國產(chǎn)新型20英寸MCP PMT的新方案成功千倍量級大動態(tài)范圍前端讀出ASIC（專用集成電路）-- PASC芯片的研制和優(yōu)化設計（此前世界上無一款芯片可直接應用于此實驗中），并正式用于LHAASO工程中，這也是我國在大型宇宙線物理實驗中首批使用的自主研制ASIC芯片。

自主設計完成的前端大動態(tài)范圍讀出ASIC芯片--PASC以及基于此芯片研制完成的電子學

電子學研制及安裝

LHAASO是國家重大科技基礎設施建設項目，在國務院發(fā)布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃（2012-2030年）》中被列為16個優(yōu)先安排的重大項目之一。LHAASO瞄準世紀難題——宇宙線的起源，開展高能物理和天文學領域的前沿科學研究。LHAASO項目建在平均海拔4400米的四川省稻城縣海子山，由國家發(fā)改委于2015年12月31日批準立項，投資約12億元人民幣。LHAASO的建成將標志著我國在宇宙線物理研究領域躋身世界前列，成為世界上發(fā)揮支柱性作用的四大研究基地之一。

（核探測與核電子學國家重點實驗室、科研部）