高速信号采集卡用于中微子实验

此前人们认为中微子粒子是没有质量的。直到近些年，人们才意识到中微子粒子质量很小，并能在三种不同“味道”之间相互切换。这些被称为“幽灵粒子”的中微子粒子通常能够穿过大多数普通物质而不被检测到，因此人们常常需要借助专业的探测器对其进行研究。最新的中微子实验装置JUNO位于中国江门地下750米处，是由来自全球17个国家74所大学和国家实验室的730名科学家合作完成，耗资4亿欧元。高速数字化仪（M4i.2212）则被用于该实验装置的核心部分——液体闪烁体。

JUNO被精确地放置于八个现有的核反应堆之间，为研究提供了中微子源。它的核心是一个直径为34.5米的巨型且透明度极高的丙烯酸球体，里面装有2万吨经过特殊处理的类似油性物质。这种液体闪烁体与中微子相互作用时会产生光子，并被一个3.5万吨的水池包围。环绕球体的4.5万余根光电倍增管（PMTs）能够检测到光子。慕尼黑工业大学和美茵茨大学的研究小组在高精度、实验室规模的实验中使用了M4i.2212高速信号采集卡描述液体闪烁体，这对数据采集的要求非常高。当JUNO探测器在2024年底正式投入使用时，它将成为人类建造的最大型的液态中微子探测器。该探测器将显著提升我们对这些幽灵粒子之间相互作用以及性质的认知。

中微子探测器

丙烯酸球体的中央是一层被水包围着的液体闪烁体。即使最少量的杂质都可能含有放射性物质，因此这两者必须非常纯净。在设备建造的过程中，所有工人都必须佩戴两幅手套，因为指纹上的汗液有可能污染并毁掉整个项目。探测器被置放于地下750米处的专用实验室内，用以屏蔽四周的辐射。

当中微子与液体闪烁体（LS）相互作用时，能将相互作用的能量传递给该物质的分子。液体闪烁体的巨大光输出（通常 > 10.000 Photons / MeV）能够确保能量的精准传递。如果能够重构入射中微子的方向将大有裨益。来自中微子初始通道的微弱但具有定向性的切伦科夫光通过水与之匹配，将为物理学家的研究提供重要的信息。

慕尼黑工业大学和美茵茨大学目前研究液体闪烁体的目的是将漫射光中的快而微弱的切伦科夫光分离出来，以便同时进行能量和方向重构。于是，在Hans Steiger博士的率领下，研究团队设计并建造了几台具有增强光收集能力和时间分辨率的精密台式实验装置。