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近年来，随着高能物理实验要求的不断提高，对粒子探测器在计数率、位置分辨率等多方面提出了更高的要求，使得以硅、碲锌镉半导体探测器、气体电子倍增器(Gas ElectronMultiplier，GEM)，以下简称GEM探测器、微网格气体放大器等微结构探测技术迅速发展起来。其中GEM探测器是近几年由欧洲核子研究组织(European Organisation for NuclearResearch，CERN)研发出来的一种新型位置灵敏型气体探测器。该探测器具有一系列的优点，如高计数率、抗辐射、高空间及时间分辨、读出方便等。
北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facility，BSRF)的升级改造需要与之相匹配的响应速度更快的二维位置灵敏探测器。采用三级倍增结构的GEM探测器因为具有上述优点，在今后的同步辐射实验中具有了良好的应用前景。为了满足二维位置灵敏探测器高空间分辨率的需求，其读出条的尺寸将越来越小，达到几百微米量级，从而导致单位面积内探测通道数增加。如果采用传统电子学对每一通道信号都进行读出，电子学的规模、功耗、成本都将迅速增加，传统电子学将无法满足同步辐射实验的高位置分辨率和高计数率的要求，因此采用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)实现信号采集和处理，已经成为GEM探测器读出系统的必然发展趋势。
本论文主要介绍了一种基于峰值保持电路的GEM探测器前端读出芯片GEMPROC的研制。文中首先阐述了国内外核电子学中ASlC的发展状况，分析了三级GEM探测器输出信号的具体特点，据此提出了几种不同结构的前端电路设计方案，经过比较和论证确定最优设计方案，在此基础上完成了基于峰值保持方案的多通道ASIC芯片的设计和仿真工作。最后对芯片进行了实际测试，验证了方案的正确性。
本芯片集成16通道，首次实现了单道内电荷灵敏前置放大、滤波成形、峰值保持等模拟信号的处理功能。输出的峰值信息，通过16:1模拟开关以串行方式进行选通读出，提高了集成密度。后仿真结果表明，该芯片输入电荷测量动态范围为40fC-200fC，在该范围内积分非线性度小于1％，等效输入噪声电荷数小于2500e。通过对芯片的测试，该芯片能够工作正常，其中积分非线性约为1％，等效噪声电荷数约为3000e。该芯片能够满足GEM探测器对电子学的要求，基本达到预期的设计目标。