中國科學(xué)家提出的高能環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）旨在精確測量希格斯粒子的基本屬性，并通過希格斯探索超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。CEPC團(tuán)隊(duì)在開展并完成加速器和探測器概念設(shè)計(jì)報(bào)告的同時，有序展開了各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研究。頂點(diǎn)探測器作為CEPC實(shí)驗(yàn)探測器中的核心器件，需要利用最前沿的硅像素探測器技術(shù)建造。在實(shí)現(xiàn)高位置分辨率、高讀出速率、低功耗的同時，還應(yīng)具備優(yōu)異的抗輻照性能。自2014年起，在中國科學(xué)院高能物理研究所自主創(chuàng)新經(jīng)費(fèi)的支持下，實(shí)驗(yàn)物理中心組織隊(duì)伍開展該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)領(lǐng)域內(nèi)最新的CMOS硅像素探測器技術(shù)，自主完成傳感器設(shè)計(jì)、提交流片，成功研制測試系統(tǒng)并完成束流測試性能標(biāo)定。

JadePix 1芯片實(shí)物

束流測試標(biāo)定的芯片位置分辨率

區(qū)別于傳統(tǒng)類型的硅像素探測器，CMOS硅像素探測器將靈敏探測區(qū)域和前端讀出電子學(xué)直接集成到相同硅基襯底上，更適合于制作高分辨率和低物質(zhì)量的硅探測器。實(shí)驗(yàn)物理中心職工自主設(shè)計(jì)的原型芯片JadePix 1基于180nm CMOS圖像傳感器工藝。2015年11月提交流片，2016年年中獲得芯片并開始研制測試系統(tǒng)。經(jīng)過一年時間的改版和調(diào)試，成功讀取傳感器信號。2018年開始，利用放射源測試，初步完成增益刻度和電荷收集效率等性能研究。2018年9月初，利用德國電子同步加速器研究所（DESY）的實(shí)驗(yàn)電子束標(biāo)定JadePix1的位置分辨率。初步結(jié)果表明大像素陣列（像素尺寸：33微米 x 33微米）的位置分辨率好于5微米，小像素陣列（像素尺寸：16微米 x 16微米）好于3.5微米。此外，經(jīng)中子輻照后，芯片位置分辨率無顯著降低。

近年來，實(shí)驗(yàn)物理中心將先進(jìn)硅探測器技術(shù)及相關(guān)電子學(xué)作為重點(diǎn)學(xué)科發(fā)展方向。積極參加、承擔(dān)ATLAS硅徑跡探測器升級任務(wù)等國際合作項(xiàng)目，努力提升硅探測器設(shè)計(jì)、協(xié)同制作能力。與此同時積極部署，自主研制用于同步輻射X-光探測的硅像素探測器，并已成功完成工程樣機(jī)，計(jì)劃部署在在建的高能同步輻射光源（HEPS）線站上。在面向CEPC頂點(diǎn)探測器預(yù)研方面，將基于現(xiàn)有CMOS/SOI等預(yù)研基礎(chǔ)，研制完整功能硅像素芯片、建造硅像素探測器原型樣機(jī)。

該研究項(xiàng)目得到核探測與核電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、所創(chuàng)新基金、國家***和王貽芳萬人計(jì)劃工作室等的資助。