高能物理中常用电荷测量方法
如何精确测量电子电荷的方法与技巧
如何精确测量电子电荷的方法与技巧引言：电子电荷是电子基本性质之一，对于电子行为和物理现象的研究具有重要意义。
然而，由于电子电荷的微小和粒子间相互作用的复杂性，如何准确测量电子电荷一直是科学家们关注的问题。
本文将介绍一些精确测量电子电荷的方法与技巧，旨在帮助读者理解并参与相关研究。
一、理论基础在讨论测量电子电荷的方法与技巧之前，首先需要了解一些相关的基础知识。
根据量子力学理论，电子电荷的基本单位是电子电荷量(记作e)，它的数值为约1.602 x 10^-19库伦。
电子电荷量的精确测量对于理解物质结构、电磁相互作用以及电子行为至关重要。
二、米克尔实验米克尔实验是一种经典的测量电子电荷的方法。
该实验利用电场和磁场的相互作用，通过观察电子轨迹的偏转来确定电子电荷的数值。
这种方法对于测量大电荷非常准确，但对于微小电荷的测量则存在一定局限性。
由于电子的电荷量非常小，容易受到环境因素的干扰，从而导致测量结果的不准确。
三、卡文迪什实验卡文迪什实验是一种用于测量电子电荷的现代实验方法。
该实验基于量子力学的原理，通过测量单个电子的荷质比来确定电子电荷的数值。
具体操作是将电子注入磁场中，利用磁场的作用力将电子分离出来，并用精密的仪器测量其轨道曲率和质量。
通过测量得到的数据，可以计算出电子电荷的确切数值。
四、湮灭与产生实验湮灭与产生实验是一种新型的测量电子电荷的方法。
该实验基于粒子物理学的原理，利用高能物理实验技术直接操控电子行为。
实验装置中包含了粒子加速器和多种探测器，通过探测电子与反电子的湮灭和产生过程，推断出电子电荷的数值。
这种方法具有高精度和高灵敏度，可以用于探测微小电荷的变化。
五、技巧和注意事项在进行电子电荷的精确测量时，需要注意以下几个技巧和注意事项：1. 仪器的选择和校准：选择合适的实验仪器，并确保其准确度和可靠性。
对于高精度测量，仪器的校准和调试尤为重要。
2. 环境的控制：由于电子电荷受环境因素的影响较大，需要在实验过程中控制温度、湿度、电磁辐射等因素，以减小干扰。
物理实验技术中的电荷测量方法与技巧
物理实验技术中的电荷测量方法与技巧近年来，随着科学技术的不断进步，物理实验技术也得到了显著的发展。
在各种物理实验中，电荷测量是一项非常重要的技术任务。
电荷是物质中最基本的粒子性质之一，准确测量电荷对于研究微观粒子的行为和物理定律的验证至关重要。
本文将介绍一些常见的电荷测量方法与技巧，帮助读者更好地掌握物理实验中电荷测量的技术要点。
首先，介绍一种常用的电荷测量方法——库仑静电力平衡法。
该方法基于库仑定律，通过平衡电荷所受的静电力和其他已知力的大小来测量电荷量。
在实验中，我们可以使用一个平衡臂，臂上悬挂一个待测电荷，通过调整另一端的已知电荷或已知质量来实现平衡。
通过测量已知电荷或已知质量与待测电荷间的平衡位置和距离，可以计算出待测电荷的电量大小。
其次，值得一提的是，电容法也是一种常见的电荷测量方法。
这种方法利用了电容量与电荷量之间的线性关系。
在实验测量中，我们可以通过将待测电荷与一个已知电容器连接，通过测量所需施加的电压大小和电容器的电容量来计算待测电荷的电量。
这种方法特别适用于微小电量的测量，例如电子的电荷量。
除了测量方法，实验中的技巧也是非常重要的。
首先，实验室中的环境要保持稳定。
电荷测量对环境的干扰非常敏感，温度、湿度、气压等因素都可能对测量结果产生影响。
因此，实验前应确保实验室条件稳定，并进行必要的环境校准。
其次，保持设备的精准校准也是必不可少的。
例如，在库仑静电力平衡法中，平衡臂应保持水平，电荷和质量应正确放置，并确保实验所需的其他参数准确测量。
在电容法中，电压测量仪器应精准校准，并且电容器的参数也要保持稳定。
对于涉及到电荷测量的实验设备，定期进行校验和维护工作非常重要，以确保测量的准确性和可靠性。
此外，数据处理和分析也是电荷测量过程中需要重视的环节。
在实验中，我们应建立合适的数据采集系统，确保实时记录测量数据。
对于复杂的测量系统，计算机自动处理数据可以提高实验效率和准确性。
在数据分析过程中，我们应注意误差处理，包括系统误差和随机误差的修正，以提高测量结果的精确性。
物理实验技术中的电荷测量与分析技巧
物理实验技术中的电荷测量与分析技巧引言：物理学中，电荷是一项重要的研究对象，对于电荷的测量与分析技巧，是进行物理实验研究时必不可少的一环。
本文将从实验前的准备工作、具体的电荷测量方法以及数据分析技巧三个方面来探讨物理实验技术中的电荷测量与分析技巧。
一、实验前的准备工作：在电荷测量实验之前，我们需要做一些准备工作，以确保实验的顺利进行。
首先，我们需要检查实验所需的设备和仪器是否完好，如电荷计、电压表、电场计等。
同时，对于涉及到高压和高电流的实验，应严格按照安全操作规范进行。
其次，我们需要对实验环境进行适当的调整，避免外界因素对实验结果的影响。
最后，在进行实验之前，我们还需要对实验目的、实验步骤以及实验数据的处理方法进行充分的了解和准备。
二、电荷测量方法：在物理实验中，有多种方法可以用来测量电荷，下面将介绍其中的几种常用方法。
1. 静电感应法：静电感应法利用电荷之间的相互作用来测量电荷。
实验时，我们可以将待测电荷与一个已知电荷相接触，通过观察两个电荷之间的相互作用力来推断待测电荷的大小。
这种方法简单易行，适用于小电荷的测量。
2. 悬挂法：悬挂法是一种通过测定电荷在电场中受到的力的方法来测量电荷的大小。
实验时，我们可以将待测电荷挂在一根细线上，并置于电场中，通过观察电荷的平衡位置来推断电荷的大小。
这种方法精度较高，适用于大电荷的测量。
3. 法拉第杯法：法拉第杯法利用一个装有电解质溶液的杯子，通过测量电解质溶液中的电离程度来间接测量电荷的大小。
实验时，我们可以通过测量溶液中的导电性来推断电荷的大小。
这种方法适用于测量电荷的绝对值。
三、数据分析技巧：在进行电荷测量实验之后，我们需要对实验数据进行合理的分析和处理，以得到准确的测量结果。
下面将介绍一些常用的数据分析技巧。
1. 校正因子法：在实验中，我们可能会遇到仪器的误差或实验条件的不确定性，这时我们需要通过引入校正因子来修正测量结果。
校正因子的选择应根据实际情况进行，可以通过重复实验或参考标准值等方式确定。
物理中的高能物理试验技术基础
物理中的高能物理试验技术基础1. 引言高能物理试验技术是研究粒子物理和宇宙学的基本工具。
它涉及到各种实验装置的建造、粒子探测器的使用、数据的采集和分析等。
本文将介绍高能物理试验技术的基础知识，包括粒子物理的基本概念、实验装置的类型和原理、粒子探测器的原理和应用以及数据分析的方法。
2. 粒子物理的基本概念粒子物理是研究物质的最基本组成单位和相互作用规律的学科。
在粒子物理中，基本粒子是构成物质的最小单元，它们具有不同的质量和电荷。
目前，粒子物理的标准模型描述了三种基本相互作用力和六种基本粒子：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用、夸克、轻子、玻色子。
3. 实验装置的类型和原理高能物理试验需要使用各种实验装置来探测和研究粒子。
常见的实验装置包括加速器、对撞机、探测器等。
3.1 加速器加速器是用来产生高能粒子的装置。
它通过电场或磁场的作用，将带电粒子加速到高能量。
常见的加速器有直线加速器、回旋加速器和同步辐射加速器等。
3.2 对撞机对撞机是一种特殊的实验装置，用于将两个高能粒子加速后使其在特定的位置对撞。
通过对撞产生的粒子碰撞，可以研究粒子的性质和相互作用。
常见的对撞机有质子-质子对撞机、质子-原子核对撞机和电子-正电子对撞机等。
3.3 探测器探测器是用来检测和记录粒子碰撞产生的信号的装置。
它可以通过不同的原理来探测粒子，如电离、 Cherenkov辐射、电磁感应等。
常见的探测器有磁场探测器、闪烁探测器、硅微条探测器等。
4. 粒子探测器的原理和应用粒子探测器是高能物理试验中最重要的设备之一。
它能够探测到粒子碰撞产生的信号，并通过分析信号的性质来确定粒子的身份和能量等参数。
4.1 磁场探测器磁场探测器是利用磁场对带电粒子的偏转来探测粒子的装置。
它通常由一个磁场和一个探测器组成。
当带电粒子穿过磁场时，会受到洛伦兹力的作用而偏转，探测器可以测量粒子的偏转角度和动量，从而确定粒子的身份和能量。
4.2 闪烁探测器闪烁探测器是利用粒子碰撞产生的次级粒子与探测器材料相互作用，产生闪烁光信号的装置。
物理实验技术中的电荷测量使用方法
物理实验技术中的电荷测量使用方法在物理实验中，电荷的测量是非常重要的一项技术。
电荷作为一个基本的物理量，影响着电磁场、电流、电压等众多现象。
因此，了解和掌握电荷测量的使用方法对于各类实验研究都具有重要意义。
本文将从静电计、法拉第杯和带电人体三个方面介绍电荷测量的使用方法。
首先，我们来介绍静电计。
静电计是一种常用的电荷测量仪器，其基本原理是利用静电力测量电荷的大小。
实验中，首先需要将静电计连接到电荷体上，将静电计平衡。
这时，可以通过对比标准电荷体和待测电荷体静电计的平衡情况，计算出待测电荷体的电荷量。
静电计的使用过程中需要注意保持环境的干燥和无风状态，避免空气湿度和风力对电荷测量的影响。
此外，还需要注意准确放置电荷体，避免与静电计或其他导电物体接触，以确保测量结果的准确性。
其次，我们来介绍法拉第杯的电荷测量使用方法。
法拉第杯是一种常见的电荷测量仪器，利用电解效应实现电荷测量。
首先，将待测电荷体放置在法拉第杯的一端，另一端则与导电液体相连。
通过电解效应，可以测量导电液体中产生的电流大小，从而计算出待测电荷体的电荷量。
在使用法拉第杯进行电荷测量时，需要注意选择合适的导电液体和电解质浓度，以提高测量的精度。
同时，还应保持法拉第杯内外的温度、湿度以及电磁场的稳定，避免这些因素对测量结果的干扰。
最后，我们来介绍带电人体的电荷测量使用方法。
带电人体是一种简单而实用的电荷测量工具，通过测量人体与其他物体的静电引力或静电斥力来测量电荷的大小。
在使用过程中，首先需要将人体与测量仪器相连，并保持人体与仪器之间的绝缘状态。
然后，可以通过观察带电人体与其他物体之间的运动情况来推断人体的电荷量。
带电人体的电荷测量较为简便，但需要注意安全问题，避免触电或其他人身安全事故的发生。
总结起来，物理实验技术中的电荷测量使用方法可以分为静电计、法拉第杯和带电人体三种。
不同的测量方法适用于不同的情况，需要根据实验需求选择合适的仪器和测量方法。
空间电荷的测量方法
空间电荷的测量方法
1. 电场测量法，利用电场传感器来测量空间中的电场强度，通过测量电场强度的变化来推断空间中的电荷分布情况。
这种方法常用于实验室研究和工程应用中。
2. 静电力测量法，利用静电力传感器来测量电荷体系之间的静电相互作用力，从而推断电荷的大小和分布情况。
这种方法常用于微小电荷的测量和精密实验中。
3. 电荷感应法，通过将待测电荷放置在电场中，利用感应电荷的方法来测量待测电荷的大小和符号。
这种方法常用于实验室中的教学实验和演示中。
4. 电荷平衡法，利用电荷平衡仪器来测量待测电荷与已知电荷之间的平衡状态，从而推断待测电荷的大小。
这种方法常用于实验室研究和精密测量中。
5. 电荷对流法，通过测量电荷在导体中的对流情况，推断导体中的电荷分布情况。
这种方法常用于导体表面电荷密度的测量和分析中。
总的来说，空间电荷的测量方法多种多样，可以根据具体情况选择合适的方法进行测量。
在实际应用中，通常需要综合运用多种方法来对电荷进行全面准确的测量。
高中物理实验测量电荷量的方法
高中物理实验测量电荷量的方法引言：物理实验是高中物理学习中不可或缺的一环。
测量电荷量是物理实验中的重要一步，本文将介绍几种实用的方法来测量电荷量。
一、引力法测量电荷量引力法是利用电荷与物体之间的引力来测量电荷量的方法。
该方法基于库仑定律，即两个电荷之间的引力正比于它们的电荷量的乘积。
具体步骤如下：1. 选取一根细的金属丝，将其悬挂于支架上，使其保持平衡状态。
2. 在金属丝的下方放置一个带电体，通过调整带电体的电荷量，使金属丝回到平衡状态。
3. 通过测量带电体与金属丝之间的距离以及重力加速度，可以计算出带电体的电荷量。
二、电场法测量电荷量电场法是利用电场力测量电荷量的方法。
该方法基于电场力与电荷量之间的关系，即电场力正比于电荷量。
具体步骤如下：1. 准备一个电场计（如一个带电粒子测量电荷量），并将其放置在待测电荷周围。
2. 通过调整电场计的位置，使其保持平衡。
3. 通过测量电场计偏转的角度以及电场计的灵敏度，可以计算出待测电荷的电荷量。
三、油滴实验测量电荷量油滴实验是一种经典的测量电荷量的方法，由R.A.米立肯于1909年提出。
该实验利用电场力和重力力平衡的关系，测量单个带电油滴的电荷量。
步骤如下：1. 在实验室空气中产生带电油滴。
2. 将带电油滴置于电场中，并调整电场的大小，使带电油滴保持平衡。
3. 通过测量电场的大小和带电油滴的质量以及重力加速度，可以计算出带电油滴的电荷量。
四、振荡法测量电荷量振荡法是利用电荷和磁场之间的相互作用来测量电荷量的方法。
该方法基于洛伦兹力与电荷量之间的关系，即洛伦兹力正比于电荷量。
具体步骤如下：1. 准备一个带有电荷的振荡器。
2. 调整磁场的大小和方向，使振荡器保持稳定的振荡状态。
3. 通过测量磁场的大小和振荡器的振动频率，可以计算出振荡器的电荷量。
结论：通过引力法、电场法、油滴实验法和振荡法等方法，我们可以准确测量电荷量。
这些方法在高中物理实验中被广泛使用，能够帮助学生加深对电荷量的理解和掌握。
高能物理实验中的探测器技术
高能物理实验中的探测器技术随着人类科技和文明的进步，对于自然离子和基本粒子的探测与研究不断深入，高能物理实验也越来越重要。
探测器技术是高能物理实验中必不可少的一部分，为测量具有高精度、快速、高度灵敏的基本粒子提供了关键性的手段。
本文将从探测器的物理原理、探测器的分类及特点流程、探测器的应用三个方面来介绍探测器技术。
一、探测器的物理原理探测器是用来探测基本粒子，测量它们的动量、能量、电荷、种类等物理量的设备，同时探测器也是高能物理实验的核心。
在高能物理实验中，探测器的运用既是确定基本粒子的种类、测量其动量和能量、观测它们的寿命以及粒子之间相互作用的方式。
探测器必须如实地记录一切性质参数并保存，因为它们中的某些参数足以揭示基本粒子的详细信息。
探测器的基本原理可以从它的名称中推测得出，它是通过探测器的感应器将基本粒子的信息转换为电子信号，自然离子和基本粒子会在物质中被磁场、电场以及核-电子相互作用等方式所影响，由此改变基本粒子原有的运动状态。
探测器的任务就是记录下这些改变，并用数学方法将它们转化成实际可以用来分析和处理的数据信息。
二、探测器的分类及特点流程1. 气体探测器气体探测器是一种利用气体电离功能的基本粒子探测器。
它多用于测量较小的能量，可以探测到一些轻离子，如电子、荷电雪崩粒子,特别是被用在测量低能近原子核离子反跨界的位置。
气体探测器按其探测状态可分为：计数管、多丝电晕室、时间投影室、微噪声谱仪、闪烁计等五种。
2. 半导体探测器半导体探测器主要由半导体材料制成，通过基于半导体性能的敏感元件探测粒子。
它的特点是二次粒子光子的衰减较快，不受环境干扰，可以有效地测量光电子，受到很好的使用。
其中，硅半导体探测器和钻石半导体探测器是应用最多、最为成熟的类别之一。
3. 电子学粒子探测器电子学粒子探测器使用集成电路技术，在较短的时间内测量粒子的反应能量、种类和数量。
电子探测器可分为几何电子学探测器、线性电子学探测器和数字电子学探测器三种。
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传统前置放大器理论
由于探测器的输出阻抗往往比后接电路的输 入阻抗大得多，可以等效为一个电流源。让 探测器的输出电流i对一个固定电容充电即可 以实现电荷电压转换：
idt Q CU
基本的转换方法包括
电流灵敏放大器方法 电压灵敏放大器方法 电荷灵敏放大器方法
电流灵敏放大器
采用电流灵敏放大器。这种方法就是将一个电 流放大器接在探测器和积分电容之间。电流灵 敏放大器不但可以测量电荷量，还可以获取精 确的时间信息，但要求放大器有较大的带宽。
BESIII 量能器的最终性能指标
电子学数字化动态范围：15bit • 系统噪声： <1000个电子电荷 • 电子学辨率（1GeV）： <2‰ • 系统串扰： <1.5‰ • 量程非线性： <2‰ • 台基长期稳定性： 1 LSB/80小时
BESIII 量能器电子学系统
BESIII中漂移室的电荷测量方法
高能物理实验中的电荷测量
粒子通过探测器时使探测器产生电离、激发光 或光电转换等过程，在探测器的电接收端收集 或者感应出电子和正电荷，通过外接流动通道 形成需要测量的电信号。根据探测的机理，目 前常用探测器输出均为电流信号 探测器输出信号的电荷量与粒子在探测器中消 耗掉的能量有一定对应关系，通常情况为正比 关系
Rf Cf
A
Ii
+ V0 -
基于电荷灵敏放大器的扩展结构
对应于不同的应用，在实际使用中有很多种改进型的 前放。Fig.1 是BNL于2004年用ASIC 技术研制成功的 具有两级放大的电荷灵敏放大电路。
Fig. 1 具有两级放大的电荷灵敏放大 电路
主放大器、成形和电缆传输
主放大器、成形和电缆传输根据具体的 应用会有很大不同。 通常情况下的应用为前置放大器将信号 放大成形到可以驱动电缆传输的程度， 经过一定距离的电缆传输送到主放大器， 由主放大器进行进一步放大和成形调整， 以适应后面电压数字量变换的需要。
得到的电子电荷的平均数=能量电荷转换系数 x 粒 子在探测器中消耗掉的能量
电荷测量系统的基本结构
传统电荷测量系统，从接收到探测器的 信号到最终得到数字量结果，大致分为 三部分
前置放大器及成型 主放大器、成型和电缆传输 电压到数字量的转换
从方法上也可以分为积分型电荷测量和 电流型电荷测量两种
+ V0 -
Q V0 Cf
电荷灵敏放大器
在电荷灵敏前放中，Cf起 到电荷积累的作用。为了 单独测量每一个脉冲，在 Cf上并联了Rf作为放电电 阻。 由于存在Rf，同样的输入 电荷，输入脉冲越宽，时 间常数RfCf越小，输出电 压脉冲的幅度越小。 同时Rf越小，噪声越大， 因此Rf选择的原则是在不 发生严重堆积和饱和的情 况下，尽量将Rf值选大。
BESIII中漂移室电荷量的获取
漂移室的输出信号经 过主放及成型后，在 FPGA内部实时进行 电荷量的计算，所进 行的处理包括：实时 求基线，基线比较确 定信号，信号数值积 分和自动扣除基线等 步骤。
BESIII中漂移室最终的性能指标
项目 设计要求
8 fc
15-2400fc 2%
实际测量
6.73 fc
电压到数字量的变换
目前电压到数字量转换的方法和器件有 很多种，在高能物理实验中常用到的包 括：
高速采样ADC 高精度ADC
不同的ADC对应于不同的方案选择
例如，电荷灵敏前放更希望使用高精度ADC 而数字积分型的电荷测量方案将会选择高速 采样 ADC
ADC的具体结构及设计在这里不做介绍
N i i 1 i 1
QTC
将探测器输出的电荷 量变换为宽度与电荷 量成正比的脉冲信号， 之后用时间数字量变 换器（TDC）测量脉 冲宽度，从而推算出 电荷量。Belle CDC 和CLEO_C均采用这 种方式。
TOT
TOT（Time Over Threshold），是采用时 间测量来测量波形信息的方法，而测量 的信息同时包涵了时间信息和电荷量信 息。 这种方法更多应用于需要同时测量时间 及电荷的情况，并且这种方法更倾向于 测量时间信息。 这里介绍一种实际应用
正电源
+
电压放大器 探测器 探测器 电容 放大器 分布 输入电 电容 容
负电源
电荷灵敏放大器
为了解决探测器电容 及分布电容变化对信 号测量的影响，往往 在高精度电荷测量中 使用电荷灵敏放大器 的方法。 在满足ACf>>Ci的条 件下，放大器的最高 输出电压与输入电荷 的关系为：
Rf Cf
A
Ii
展望
对于未来的发展，本人认为有两个趋势
一、已经确定的趋势是，信号测量前端化，由于大 量使用了ASIC技术，前端电子学可以极端地靠近探 测器，从而使通道密度和信号测量的质量及能力极 大提高； 二、也许会成为趋势的趋势是，模拟测量数字化， 随着采样技术的不断提高，可以预见，在解决了一 系列技术问题后，从探测器输出电流到转化为数字 波形的过程将被极大压缩，“零噪声”的纯数字化 信号获取及处理系统也许会改变目前基于模拟电路 进行电荷测量的理论体系。
NINO
TOT-NINO
NINO是由CERN开发一 块芯片的名称，它采用 了直接信号成型的方法， 首先采用跨阻放大器将 电流信号转变为电压信 号，之后采用正反馈放 大的方法对信号进行成 型，最后给出宽度与电 荷量成一定关系的脉冲 信号，通过高精度时间 测量推算出电荷量信息。
电容开关阵列
电容开关阵列应用于某些极高密度探测器中， 例如微气隙气体探测器，其原理是使用探测器 的输出电流对电容直接积分，采用开关控制对 某个电容上的积分电压进行读取。由于采用电 容直接积分，探测器和模拟开关的电容及漏电 流成为影响电荷测量精度的重要因素。
漂移室测量的对象是漂移室信号丝收集的信号，信号波 形为1/t波形的叠加，信号没有固定形状，需要同时测 量时间和电荷。系统中选用了跨阻型的前置放大器，信 号经过电缆传输后在主放大器分成两部分，一部分成型 后使用快速ADC进行采样，在FPGA内进行数值积分， 另一部分送给时间测量。
BESIII中漂移室电子学的结构
电压灵敏放大器方法
这种方法就是将一个电压放大器直接接在探测器的输出端，以并 联在放大器输入端的探测器输出电容、放大器输入电容和分布电 容作为电荷充电电容来实现电荷到电压的转换过程。由于杂散电 容的不稳定性，这种方法的稳定性差。因此电压灵敏放大器方法 难于满足测量对于准确性、稳定性和信噪比等方面较高的要求。
32
BESIII中飞行时间探测器电荷量的最终指标
性能 动态范围30-927pC 相当于180mV~ >5V的PMT（R5942） 信号 有效位~10bit 相当于10mV (R5924)
小结
本报告非常粗略地回顾了一下电荷测量 的基本方法，简单介绍了国内某几个大 型高能物理实验中电荷测量的应用。 近几十年来，在电荷测量的基本理论上 没有很大变化，基本是通过采用新技术， 来实现更大规模、更高精度、更低功耗 的系统设计。在没有理论突破的前提下， 这也将是近期发展的主线。
高能物理中常用电荷测量方法
第十五届全国核电子学与探测技术学术年会 江晓山 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室
中国科学院高能物理研究所
2010年 8月14日
电荷量的测量
密立根油滴实验
基本电荷的确定 精确测量带电微粒电荷量 的开端
e＝1.602×10-19C
密立根 （R. A. Millikan）
R2 R1 C Rn
ADC
Cn
验的基本测量， 目前世界上有非常多的电荷测量系统在 同时运行着，这里只介绍我所熟悉的BES 上的三个大型电荷测量系统的电荷测量 方法
BESIII中量能器的电荷测量方法 BESIII中漂移室的电荷测量方法 BESIII中飞行时间探测器电荷测量方法
非传统的电荷测量方法
对于小规模的粒子探测系统而言，传统 的电荷测量方法已经可以满足绝大部分 实验的需要；而对于大规模的粒子探测 系统而言，出于对系统结构、通道数、 功耗、测量精度和信号率问题的考虑， 出现了很多种不同于传统电荷测量的方 法的方法 包括
数值积分 QTC TOT 开关电容阵列
15-2400fc 0.67%
电荷分辨
电荷测量动态范围 电荷积分非线性
时间分辨 时间测量动态范围
时间积分非线性
0.5ns 0-500ns
0.5%
95ps 0-500ns
0.02%
BESIII中飞行时间探测器电荷测量方法
飞行时间探测器主要测试对象是时间信息，电 荷测量电路用来测量信号的幅度，以修正时间 游动效应。电荷测量方案是首先采用电荷－时 间转换，然后用HPTDC测量时间。
成形滤波
从字面上可以这样定义：用来滤除噪声 的电路称为滤波器；用来使信号成为某 种形状的电路称为成形电路。但往往滤 波成形电路在实际中同时具有双重功能。 滤波成形电路有多种形式，对于线性系 统理论上存在最佳滤波器，对于电荷灵 敏前放，在实际电路设计中采用多级RC 积分电路作为最佳滤波器的简单近似。 由于成形滤波的具体理论十分复杂，在 这里不做详细介绍
完
谢谢大家！
数值积分
数值积分是采用数值方法替代电容的 模拟积分，以消除电容器带来的问题 首先采用电压型或者跨阻型前放，得 到与探测器输出电流对应的电压波形， 之后经过适当成型后输入到高速ADC 中，高速ADC按照时钟进行采样， 按时钟节拍对成形后的信号不间 断地进行瞬间取样和数字化，当触发 判选有效时，再对这些数字化的结果 进行积分，即令： D D S = k 2 T 这里S即为输入信号的面积，它与输入 信号的电荷量成正比。式中，T是取样 时钟(Clock) 的周期，k是比例因子，可 由在线刻度给出。