束流望遠鏡

束流望遠鏡作為位置靈敏粒子探測器的一種性能測試工具，主要套用於探測器粒子束流測試中。束流望遠鏡的主要測試對象有：矽像素探測器、矽微條探測器、醫學成像像素晶片、氣體電子倍增膜（GEM）探測器等。

基本介紹

• 中文名：束流望遠鏡
• 外文名：Beam telescope
• 套用領域：高能物理等
• 關鍵部分：高空間解析度像素晶片等

工作原理

束流望遠鏡探測器主要由若干矽像素晶片組成，一個典型的探測器幾何排布見右圖1。其中Plane 0,1,2以及Plane 3,4,5分別組成望遠鏡的兩個臂，一般被測試器件（Device Under Test, DUT）放置在兩個臂之間。在晶片組兩側各放置閃爍體以及光電倍增管（PMT）用於觸發數據讀出。當高能帶電測試粒子束流穿過探測器時，組成兩個臂的6個像素晶片與被測器件（被測器件也可不參與）提供的粒子擊中信息將會重建出粒子的準確徑跡。利用望遠鏡重建出的粒子徑跡信息，可獲得被測器件的空間解析度以及探測效率等性能指標。

圖1 束流望遠鏡原理圖

結構性能

實際的束流望遠鏡探測器主要由像素晶片、晶片前端讀出印刷電路板(PCB)、機械平台、晶片讀出電子學、觸發與數據獲取系統以及離線分析軟體等構成。

Timepix束流望遠鏡

作為位置靈敏探測器空間解析度以及探測效率測試的工具，衡量一個束流望遠鏡性能的關鍵指標是徑跡空間解析度。束流望遠鏡的解析度主要取決於：望遠鏡像素晶片的空間解析度與物質量、晶片間距離、DUT與望遠鏡像素晶片的距離、DUT的物質量、像素晶片傾斜角度以及入射測試束流粒子能量等。

目前國外已經有幾種基於不同像素感測晶片研發的束流望遠鏡投入使用，比如由德國電子同步加速器研究所（DESY）牽頭研發的基於CMOS單片式有源像素感測器（Monolithic Active Pixel Sensor, MAPS）MIMOSA26的EUDET型束流望遠鏡、日內瓦大學研發的基於FE-I4（ATLAS IBL 像素探測器前端讀出ASIC）的束流望遠鏡、CERN LHCb和CLIC合作組研發的基於TimePix3 ASIC的束流望遠鏡、Mu3e合作組研發的基於MuPix7高壓CMOS像素晶片（HV-CMOS）的束流望遠鏡、ALICE合作組基於Alpide晶片研發的束流望遠鏡等。