CMOS硅像素探测器电荷收集效率的研究
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二、毕业设计（论文）主要内容
1、熟悉 Linux 系统和 ROOT 的基本操作，能够用 Shell 语言批量处理文件，用 ROOT 存储并处理大统计量数据； 2、熟悉半导体和硅像素探测器的相关知识； 3、熟悉 Allpix2 的基本操作，能够定义硅像素探测器并进行粒子入射模拟； 4、利用 Allpix2 进行模拟，并利用模拟结果计算电荷收集效率并研究不同条件对 电荷收集效率的影响； 5、撰写毕业论文。
分类号 UDC
密级 编号
毕业设计(论文)
题
目 CMOS 硅像素探测器电荷收集效率的研究 核科学技术学院 史 欣 郑 波 副教授 副研究员
学院名称 指导教师 职 班 学 称 级 号
核物理 141 班 20144190126 荆茂强
学生姓名
2018 年 M 月 D 日 南华大学学位论文原创性声明
本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。
三、毕业设计（论文）基本要求
1、根据设计任务书设计内容，作出设计进度安排，写出开题报告；
2、撰写毕业设计（论文） ，篇幅不少于 1.5 万字，图表数据完整； 3、认真查阅相关文献资料； 4、按毕业设计（论文）规范要求撰写论文，打印装订成册两本。
四、毕业设计（论文）进度安排
1、1月2日-1月25日 知识； 2、2月12日-2月28日 3、3月3日-3月18日 4、3月20日-4月30日
查阅相关资料，了x2完成能量沉积的模拟； 利用Allpix2完成电荷收集的模拟； 研读文献确定计算电荷收集效率的方法，并研究在电荷收
集效率受不同条件的影响； 5、4月30日-5月22日
五、主要参考文献
撰写毕业论文。
[1] Ying Zhang,Hongbo Zhu,Liang Zhang,Min Fu.Charge Collection and nonionizing radiation tolerance of CMOS pixel sensors a 0.18 μm CMOS process[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A(24):2016,1~6 [2] 陈列建.硅像素探测器研究[D].四川成都:四川大学物理科学与技术学院,2014 年,6~13 [3] Yifang Wang.Introduction of CEPC-SppC[R].Geneve: European laboratory for particle physics,2014 [4] M.Ahmad,et al. CEPC-SPPC Preliminary Conceptual Design Report Volume I – Physics & Detector，2015[C]. Beijing：IHEP-CEPC-DR，2015：150-152. [5] A.Apyan,et al. CEPC-SPPC 初步概念设计报告第二卷-加速器，2015[C]. Beijing：IHEP-CEPC-DR，2015：223-224.
作者签名： 年 月 日
南华大学学位论文版权使用授权书
本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它 手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论 文。对于涉密的学位论文，解密后适用该授权。
2017 年 12 月 30 日
论文 (设计) 内容及要求：
一、毕业设计（论文）原始依据
2012年Higgs波色子的发现是粒子物理领域一个重要的里程碑，对Higgs波色 子性质尽可能细致的研究可以帮助我们更好地理解标准模型。Higgs粒子性质精确 测量将会对CEPC探测器性能提出十分严格的要求，探测器需要具有高的空间分辨 率，低功耗，能够快速读出电子学信号，低造价以及良好抗辐照能力等特性。在 常见的三类探测器中，半导体探测器具有良好的空间以及能量分辨性能，成为大 多数粒子物理实验国际合作组的选择。同时，随着微电子行业的蓬勃发展，CMOS 硅像素探测器在性能方面也有了长足的进步。粒子在顶点探测器中沉积少量能 量，电离出电子-空穴对，电子-空穴对被硅像素探测器收集，产生信号并根据信 号记录下粒子的位置，因此，对顶点探测器而言，电荷收集效率是十分重要的一 个指标，该指标的好坏将会直接影响到粒子位置的定位。 欧洲核子研究组织在长期硅像素探测器的研发过程中开发出了简单易用的 Allpix2模拟软件，极大地简化了模拟、测试硅像素探测器各种性能的过程。同 时，中国高能物理协会提出的环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider, CEPC）为我们提供了一个研究CMOS硅像素探测器电荷收集效 率的机会。本论文将借助欧洲核子研究组织开发的Allpix2软件，模拟CMOS硅像素 探测器电荷的产生和收集过程，根据模拟结果与实验测试结果的对比，对模拟进 行修正、完善和验证，最后定义电荷收集效率计算方法，利用模拟结果分析各种 条件对CMOS硅像素探测器电荷收集效率的影响。
作者签名： 年 月 日
导师签名： 年 月
南 华 大 学
毕业设计（论文）任务书
学 题 院： 核科学技术学院
目：CMOS 硅像素探测器电荷收集效率的研究
起止时间：2017 年 12 月 30 日至 2018 年 5 月 22 日 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 教研室主 任： 院 长： 荆茂强 核物理 141 班 史 欣 郑 向 于 东 涛 波
1、熟悉 Linux 系统和 ROOT 的基本操作，能够用 Shell 语言批量处理文件，用 ROOT 存储并处理大统计量数据； 2、熟悉半导体和硅像素探测器的相关知识； 3、熟悉 Allpix2 的基本操作，能够定义硅像素探测器并进行粒子入射模拟； 4、利用 Allpix2 进行模拟，并利用模拟结果计算电荷收集效率并研究不同条件对 电荷收集效率的影响； 5、撰写毕业论文。
分类号 UDC
密级 编号
毕业设计(论文)
题
目 CMOS 硅像素探测器电荷收集效率的研究 核科学技术学院 史 欣 郑 波 副教授 副研究员
学院名称 指导教师 职 班 学 称 级 号
核物理 141 班 20144190126 荆茂强
学生姓名
2018 年 M 月 D 日 南华大学学位论文原创性声明
本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。
三、毕业设计（论文）基本要求
1、根据设计任务书设计内容，作出设计进度安排，写出开题报告；
2、撰写毕业设计（论文） ，篇幅不少于 1.5 万字，图表数据完整； 3、认真查阅相关文献资料； 4、按毕业设计（论文）规范要求撰写论文，打印装订成册两本。
四、毕业设计（论文）进度安排
1、1月2日-1月25日 知识； 2、2月12日-2月28日 3、3月3日-3月18日 4、3月20日-4月30日
查阅相关资料，了x2完成能量沉积的模拟； 利用Allpix2完成电荷收集的模拟； 研读文献确定计算电荷收集效率的方法，并研究在电荷收
集效率受不同条件的影响； 5、4月30日-5月22日
五、主要参考文献
撰写毕业论文。
[1] Ying Zhang,Hongbo Zhu,Liang Zhang,Min Fu.Charge Collection and nonionizing radiation tolerance of CMOS pixel sensors a 0.18 μm CMOS process[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A(24):2016,1~6 [2] 陈列建.硅像素探测器研究[D].四川成都:四川大学物理科学与技术学院,2014 年,6~13 [3] Yifang Wang.Introduction of CEPC-SppC[R].Geneve: European laboratory for particle physics,2014 [4] M.Ahmad,et al. CEPC-SPPC Preliminary Conceptual Design Report Volume I – Physics & Detector，2015[C]. Beijing：IHEP-CEPC-DR，2015：150-152. [5] A.Apyan,et al. CEPC-SPPC 初步概念设计报告第二卷-加速器，2015[C]. Beijing：IHEP-CEPC-DR，2015：223-224.
作者签名： 年 月 日
南华大学学位论文版权使用授权书
本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它 手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论 文。对于涉密的学位论文，解密后适用该授权。
2017 年 12 月 30 日
论文 (设计) 内容及要求：
一、毕业设计（论文）原始依据
2012年Higgs波色子的发现是粒子物理领域一个重要的里程碑，对Higgs波色 子性质尽可能细致的研究可以帮助我们更好地理解标准模型。Higgs粒子性质精确 测量将会对CEPC探测器性能提出十分严格的要求，探测器需要具有高的空间分辨 率，低功耗，能够快速读出电子学信号，低造价以及良好抗辐照能力等特性。在 常见的三类探测器中，半导体探测器具有良好的空间以及能量分辨性能，成为大 多数粒子物理实验国际合作组的选择。同时，随着微电子行业的蓬勃发展，CMOS 硅像素探测器在性能方面也有了长足的进步。粒子在顶点探测器中沉积少量能 量，电离出电子-空穴对，电子-空穴对被硅像素探测器收集，产生信号并根据信 号记录下粒子的位置，因此，对顶点探测器而言，电荷收集效率是十分重要的一 个指标，该指标的好坏将会直接影响到粒子位置的定位。 欧洲核子研究组织在长期硅像素探测器的研发过程中开发出了简单易用的 Allpix2模拟软件，极大地简化了模拟、测试硅像素探测器各种性能的过程。同 时，中国高能物理协会提出的环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider, CEPC）为我们提供了一个研究CMOS硅像素探测器电荷收集效 率的机会。本论文将借助欧洲核子研究组织开发的Allpix2软件，模拟CMOS硅像素 探测器电荷的产生和收集过程，根据模拟结果与实验测试结果的对比，对模拟进 行修正、完善和验证，最后定义电荷收集效率计算方法，利用模拟结果分析各种 条件对CMOS硅像素探测器电荷收集效率的影响。
作者签名： 年 月 日
导师签名： 年 月
南 华 大 学
毕业设计（论文）任务书
学 题 院： 核科学技术学院
目：CMOS 硅像素探测器电荷收集效率的研究
起止时间：2017 年 12 月 30 日至 2018 年 5 月 22 日 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 教研室主 任： 院 长： 荆茂强 核物理 141 班 史 欣 郑 向 于 东 涛 波