Since the first warnings on the limits of planet Earth, 50 years ago, policies havenot been sufficient and fast enough to create a more sustainable world, which is todayillustrated by climate change, an increase in resource scarcity, and tremendousbiodiversity loss. Cities have been playing an important role in those environmentalconsequences, today accounting for 60% of greenhouse gases. However, citiesare designed by urban planners, who have a great influence on their projects inthe early planning phases. Thus, there is an urge to provide urban planners witheffective decision support tools that allow them to have in-depth knowledge of theenvironmental consequences of their choices.This is the goal of the ”Energy Carbon District”(ECD) methodology implementedin the Urban Print software, a project launched in 2017 by the FrenchAgency for Ecological Transition (ADEME). This tool sets out the first methodologicalchoices for carrying out life cycle analyses at the district level, right fromthe first stages of planning.The goal of this master thesis was to understand the strength and weaknessesof the ECD methodology and Urban Print software, and conduct a district LCAanalysis on a residential neighbourhood in order to get lessons on the most impactingdistricts’ elements, and on the best strategies to reduce those impacts.In this context, the study first provides an extensive literature review on the LCAmethodology, construction products LCA, buildings LCA, and districts LCA. Then,multiple district LCA are conducted on a generic new residential neighbourhoodlocated in Bayonne (France), using different parameters, and different weightingmethodologies.Our case study showed that energy, mobility, and construction products & equipmentare successively the three main contributors to districts’ impacts in a Businessas-usual scenario. ”Energy efficiency” and ”low impacting energy production” werethe two most effective leverages of urban planners to reduce environmental impacts,reducing the total weighed impacts by 21% to 34.6% compared to the Businessas-usual scenario. Once those leverages were activated, mobility and constructionproducts & equipment became the two first contributors, but very few leveragescould be used to reduce those impacts.In the end, the literature review and case study, allowed to highlight the strengthsand weaknesses of the ECD methodology, and the next challenges for district LCAstandardization. One challenge that stands out is the development of tools able toquantify mobility-related impacts based on more district parameters than just thelocation.

Samtidigt som klimatfrågan är på ALLAS läppar står byggsektorn för 20 procent av växthusgasutsläpp i Sverige. Byggbranschen har tagit fram en gemensam färdplan som styr mot nettnollutsläpp år 2045. Det är faktorer som gör att byggherrar och beställare strävar efter förminskade klimatavtryck i sina satsningar, som inte sällan ställer krav på miljösmarta materialval. Projektören måste då kunna leverera de bästa lösningarna.  Idén för examensarbetet har tagits fram i samarbete med Swecos avdelning för vatten i Luleå. Rapporten ska bekriva Swecos arbete med klimatkalkylering inom VA-projektering, hur de arbetar med det nu och vad som kan förbättras. Arbetet genomförs genom att studera teori för klimatberäkningar, intervjua experter samt genom att fördjupa sig i och studera klimatdata från olika leverantörer. Beräkningar utförs och sammanställs för att ge svar på vilket material för VA-ledningar som är bäst för klimatet.  Resultaten visar att det inte är vanligt att byggherrar ställer krav på material för VA-ledningar ur ett klimatperspektiv. Resultaten visar även att de material som undersökts har stora skillnader i utsläpp av växthusgaser.

Byggsektorn står ansvarig för en stor andel av Sveriges totala miljöpåverkan. En metod som kan bidra till att byggsektorn utvecklas inom miljöarbete är livscykelanalys (LCA) som används för att redovisa en produkts miljöpåverkan över hela dess livscykel. Fördelen med att använda LCA är att det kan bidra till kompetensutveckling som i sin tur kan påverka och minska byggsektorns miljöpåverkan. Med hjälp av LCA kan en produkts miljöpåverkan redovisas i olika kategorier utefter dess livscykel, från råvaruutvinning till avfallshantering. Fönsterföretaget Maximalfönster i Åshammar har ett intresse samt ambition att genomföra livscykelanalyser och miljövarudeklarationer på produkter ur deras sortiment. Denna studie syftar till att kartlägga livscykler för två aluminiumfönster ur Maximalfönsters sortiment och framställa livscykelanalyser för respektive fönster. Med syfte att undersöka vilket fönster som har minst negativ påverkan på miljön. Den främsta skillnaden mellan fönsterna i studien är att det ena fönstret innehåller en återbrukad komponent medan det andra fönstret endast består av nyproducerade komponenter. En hypotes är att det fönster som innehåller en återbrukad karm även är det fönster med minst påverkan på miljön.  Information om fönsterna har samlats in i den mån den funnits tillgänglig. Information har främst tagits från Maximalfönster och deras produktion. När information inte funnits tillgänglig från Maximalfönster eller från någon av deras leverantörer har den i stället tagits från databaser alternativt att uppskattningar gjorts.  I studien har olika miljöpåverkanskategorier undersökts med hjälp av LCA och dessa har varit global uppvärmning, försurning och övergödning. Resultatet har varierat mellan de olika kategorierna samt mellan fönsterna. Generellt har glaset, transporterna och emballaget störst miljöpåverkan i de olika miljöpåverkanskategorier. Resultatet visar att produktionen mest bidrar till den globala uppvärmningen samt att skillnaderna generellt är små mellan fönsterna. / The construction industry is responsible for a large proportion of Sweden's total environmental impact. One method that can contribute to the construction industry's development in environmental work is life cycle analysis (LCA), which is used to report a product's environmental impact over its entire life cycle. The advantage of using LCA in the construction industry is that it can contribute to development of skills which in turn can affect and reduce the sector's environmental impact. With the help of LCA, a product's environmental impact can be reported in different categories according to its life cycle, from the production of materials to recycling. The window manufacturing company Maximalfönster in Åshammar has an interest and ambition to implement LCA and EPD in the product range. This study aims to map the life cycles for two different aluminum windows from the assortment of Maximalfönster and produce LCA for each window. This is to investigate which window has the least negative impact on the environment. The main difference between the windows in the study is that one window contains reused components while the other only consists of newly produced components. One hypothesis is that the window that contains reused components should be the window with the least impact on the environment. Information about the windows has been collected to the extent that it has been available. Information has mainly been taken from Maximalfönster and their production. When information has not been available from Maximalfönster or any of their suppliers, it has instead been taken from databases or estimates have been made. In the study, different environmental impact categories have been investigated with the help of LCA and these have been global warming, acidification, and eutrophication. The result has varied between the different categories and between the windows. In general, glass, transport and packaging have the greatest environmental impact in all categories. The results shows that the production contributes most to global warming and also that the differences are small between the windows.

Electrochemical supercapacitors (ECs) attract significant attentions for their unique characteristics of high power density, good cycling capability and low cost. This dissertation will focus on fabrication of composite materials for electrodes and devices of ECs. A conceptually new colloidal approach to the fabrication of metal oxide – multiwalled carbon nanotube (MWCNT) composites is proposed. The heterocoagulation of positively charged oxide nanoparticles and negatively charged MWCNT allows the fabrication of advanced nanocomposites with improved dispersion of individual components. The proof-of-principle was demonstrated by the fabrication of MnO2-MWCNT electrodes for ECs with excellent performance. We proposed another novel concept based on electrostatic heterocoagulation of MnO2-MWCNT composites in aqueous environment. In this case, Benzyldimethylhexadecylammonium chloride (BAC) surfactant and caffeic acid (CA) were selected for adsorption and dispersion of MWCNT and MnO2, respectively, and this allowed the formation of stable aqueous suspensions of positively charged MWCNT and negatively charged MnO2. The asymmetric device showed high capacitance, high powerenergy characteristics with enlarged voltage window of 1.8 V, good capacitance retention at high charge-discharge rates and cyclic stability. A novel capacitive material BiMn2O5 was firstly discovered and synthesized for ECs applications in our studies. The BiMn2O5 nanocrystals were prepared by a hydrothermal method. We demonstrated for the first time that BiMn2O5 – MWCNT composite can be used as a new active material for positive electrodes of ECs. The composite electrode with high mass loading showed a capacitance of 6.0 F cm-2 (540 F cm-3) at a scan rate of 2 mV s-1 and excellent capacitive behavior at high scan rates. As-fabricated device showed good cyclic stability in a voltage window of 1.8 V with energy density of 13.0 Wh L-1 (9.0 Wh kg-1) and power density of 3.6 kW L-1 (2.5 kW kg-1). We firstly discovered that Poly[1-[4-(3-carboxy-4 hydroxyphenylazo)benzenesulfonamido]- 1,2-ethanediyl, sodium salt] (PAZO) can be used as an universal dispersant for various materials and its thin film fabricated by electrophoretic deposition (EPD) exhibited photo-induced birefringence. Our new findings indicated that PAZO is good candidate for diverse materials dispersing because it contains diaromatic monomers with salicylate ligands, which can provide multiple adsorption sites for efficient adsorption on particles and impart electrical charges to the particles. Additionally, the use of PAZO polymer offers the advantages of improved steric stabilization. We discovered that Celestine blue (CB) can be developed as an efficient dispersing agent for the nanoparticles. We found that CB includes a catechol ligand, which can provide CB adsorption on inorganic nanoparticles. The relatively large size of the CB molecules is beneficial for the electrosteric dispersion. The benefits of cathodic EPD for nanotechnology were demonstrated by the formation of nanostructured MnO2 films on commercial high surface area current collectors for energy storage in ECs. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

The Construction sector is one of the biggest contributors to climate change. During 2020 the sector was responsible for 20% out of Sweden's total emitted greenhouse gases. The choice of construction materials is one of the key factors that decides a building’s or facility’s carbon footprint. The purpose of this paper is to research if Fiber Reinforced Polymer (FRP) can be a viable option to conventional steel reinforcement. The aim of this work is to find an answer to the following question “What is it that prevents us in Sweden from using FRP reinforcement in concrete?”. We have carried out calculations on a simple reinforced Concrete Beam and a reinforced concrete wall with different rebars (steel and FRP) according to Eurocode to assess the reliability of using FRP in concrete. The part of the study where carbon footprint is analyzed derives from two Environmental Product Declarations (EPD). The product Combar is one type of fiber reinforced polymer and represents FRP in this study. The steel reinforcement is represented by K500C-T. Results indicate that Combar can be a good alternative to steel with the right circumstances. The lack of standard and high carbon footprint are the two main factors which limits the use of FRP at the moment.During 2023 the goal for the European Commission for standardization is to release updated standards that include a calculation process for FRP. With the upcoming release of the new standard, our thesis is that FRP will get a wider range of use in Sweden. This is because a new standard will help the industry to be more aware of the benefits of using FRP

Byggbranschen står för ungefär en femtedel av växthusgasutsläppen i Sverige. Lagstiftning för obligatorisk klimatdeklaration med syftet att minska en byggnads klimatpåverkan trädde i kraft i januari 2022. En Environmental Product Declaration (EPD) är en tredjepartsgranskad miljödeklaration baserad på en Life Cycle Assessment (LCA) och i enlighet med Product Category Rules (PCR). Så kallade programoperatörer är företag vilka utfärdar både PCR:er och EPD:er. En EPD beskriver en produkts resursanvändning, relaterade utsläpp av miljöpåverkande ämnen samt avfallsgenerering och infrastruktur är en parameter som påverkar dessa kategorier. Infrastruktur motsvarar bland annat de maskiner, anläggningar och transporter som är nödvändiga för framställningen av en produkt och skillnader i hur infrastruktur modelleras i en EPD är huvudfrågeställningen i det här arbetet. Hur detta modelleras är svårt att uppskatta på ett konsekvent och rimligt sätt och programoperatörers förhållningssätt till detta påverkar bedömningen av en byggprodukts miljöpåverkan. EPD:er bör vara tillförlitliga och jämförbara med varandra, men det är inte säkert att programoperatörer har använt sig av samma kriterier för miljödeklarationerna. Det undersöktes vilka LCA-databaser (vilka bidrar med indata) som programoperatörernas system baseras på samt hur infrastruktur hanteras. Vidare vilka databaser som tillåts, vilken kvalitet som krävs av data i dessa samt skillnader i miljöpåverkan i EPD:er, vilket uttrycks som indikatorer för exempelvis klimatpåverkan av växthusgaser och försurning. Huvudsyftet med arbetet har varit att ge en bild av programoperatörers uppfattning om infrastrukturens påverkan på en EPD för att kunna bidra till och nyansera diskussionen kring detsamma. Dessutom introduceras metodiken för LCA och EPD för att öka förståelsen i ämnet. För att samla underlag för att besvara frågeställningarna kontaktades programoperatörer i första hand. Frågor gick ut i två omgångar till samtliga medlemmar av Eco Platform. Publicerade artiklar med exempelvis sökorden ’EPD’ och ’infrastructure’ har tjänat som underlag till enkätundersökningen. Standarder såsom EN 15804 och styrdokument från programoperatörer har studerats för att verifiera svaren av undersökningen. Slutligen studerades fem EPD:er för Portland-cement utgivna av programoperatörerna som var med i enkätundersökningen. De två mest frekvent använda databaserna GaBi och ecoinvent används av de flesta LCA-utövare enskilt eller parallellt med varandra. Andra LCA-databaser är även oftast godkända för användning. Infrastruktur är en parameter som i samtliga fall räknas med, eller tillåts räknas med, i det fall det finns uppgifter om detta för en specifik byggprodukt. Kravet på datakvalitet med avseende på ålder är antingen fem (tillverkarens data) eller tio år (generiska data). I de fall uppgifter för infrastruktur saknas i den använda databasen kan den inte kompletteras av programoperatörerna och det är dessutom svårt eller inte möjligt för dem att kontrollera att generiska data stämmer. Samtidigt tycker en majoritet att infrastruktur bör inkluderas vid framtagandet av EPD:er och det finns stor tillit till LCA-databaserna. Infrastruktur har en tydlig påverkan på en produkts miljöpåverkan och särskilt på indikatorn utarmning av icke-fossila resurser. Infrastruktur kan också vara en av faktorerna till varför de studerade EPD:erna uppvisade så skild miljöpåverkan. Skulle programoperatörer antingen enas kring hur de regler vilka ligger till grund för en EPD tolkas eller besluta sig för att inte inkludera faktorn infrastruktur skulle avvikande miljöpåverkan i EPD:er till följd av infrastruktur kunna undvikas. / As the building industry in Sweden accounts for about one fifth of greenhouse gas emissions and there is new legislation in place mandating the climate declaration of buildings, Environmental Product Declarations (EPDs) are increasingly important. Based on a Life Cycle Assessment (LCA) and Product Specific Rules (PRC), these climate declarations are audited and published by so called program operators. These may differ in how they allow infrastructure (the necessary machines, and facilities etc. to produce a product) to be interpreted and handled as a parameter forming the basis of an EPD. What has been investigated is what LCA-databases program operators use, and how infrastructure is treated in the process of developing an EPD, further questions being: do they include it, and do they feel comfortable with the data they are provided with. All European program operators were contacted to collect the answers through a questionnaire based on a literature search with keywords such as ‘EPD’ and ‘infrastructure’. Standards such as EN 15804 and program operator documents served to confirm the answers. GaBi and Ecoinvent are the two main databases used and infrastructure is necessarily treated as is since there is generally no way for program operators to verify the data themselves. There is a great degree of trust in data provided to program operators and as infrastructure is effortless to include, it is included whenever possible and permissible. Infrastructure influences a product’s environmental footprint significantly. Program operators need to interpret associated standards uniformly in developing EPDs or decide to entirely exclude the factor of infrastructure. Otherwise EPDs would be rendered incomparable.

The increased level of greenhouse gas emissions affects people around the world. According tothe United Nation’s global status report, which was released in 2021, buildings and construction industry account for 37 percent of global CO2 emissions, where building material production contributes to 10 percentage of this 37 percent. To be able to reduce the climate impact of buildings there is thus a vital need to broaden the knowledge about building materials and their climate impact.This report presents a case study in which two preschools in Uppsala, Sweden, one built incross laminated timber, and one is planned to be built with a steel and concrete structure, were analyzed and compared in terms of CO2 emissions. Due to the requirements on acoustic and fire resistance in Sweden, school buildings are required to be built with extra materials (such asinsulation) to fulfill these requirements. The use of additional materials can however increase the buildings climate impact arising from material production.The aim of the thesis is to examine and compare the aforementioned building structures interms of CO2 emissions in order to provide a better understanding on how the use of extramaterials to fulfill the requirements on acoustic and fire resistance can affect the climate impactof buildings.The method is based on a life cycle analysis where initially a quantity take-off is implemented to identify constituent materials in each building elements. Later, product specific environmental data, i.e. environmental product declarations (EPD) of materials, were used in conjunction withmaterial quantities to assess the climate impact of buildings. The system boundary of life cycle analysis is focused on product stage, referred as A1-A3. Thereby, construction phase, usephase of the school buildings as well as the final end-of-life stage are excluded from the analysis.The results of the thesis show that the choice of building structure and materials has a big impact on climate impact. The results indicate that although the use of additional materials in across laminated timber structure (mainly to fulfill building requirements) increases the climate impact, this increase is still significantly lower than the carbon footprint caused by a concrete structure. The CO2 emissions caused by concrete preschool were approximately 1,8 times higher than the cross laminated timber preschool. / Ökade utsläpp av växthusgaser påverkar oss människor alltmer. Ur Förenta nationernas globala statusrapport från 2021 stodbyggnader och byggnadsindustrin för 37% av de globala CO2 utsläppen, där tillverkning av byggnadsmaterial stod för 10 procentenheter av dessa 37 procent. För att kunna minska klimatpåverkan av en byggnad så behöver kunskap om material och dess klimatpåverkan att breddas.Denna rapport presenterar en fallstudie av två förskolor iUppsalaområdet där den ena är byggd med en stomme avkorslimmat trä och den andra är projekterad med en stomme avstål och betong. På grund av de höga kraven som finns i Sverigepå ljudtransport i byggnader samt att förebygga spridningen avbrand så kräver det att en skola konstruerad i trä inkluderar tillbyggt extramaterial (så som isolering) vilket kan inverka påbyggnadens totala klimatpåverkan som härstammar från materialtillverkning.Studiens mål är att undersöka och jämföra de tidigarenämnda konstruktionstyperna med koldioxidutsläpp i fokus, föratt uppnå bättre förståelse hur dessa extramaterial som behövsför att uppnå brand- och ljudkrav kan påverka byggnaders klimatpåverkan.Metoden baseras av en livscykelanalys där ingåendematerial initialt i två likvärdigt utformade delar utav skolorna mängdas. Senare kopplas produktspecifika miljödata,miljövarudeklarationer (EPD) till materialen för att kunna bedömade utvalda byggnadsdelarnas klimatpåverkan. Studien undersöker enbart produktskedet av livscykelanalysen, delarna benämnda A1-A3. Detta betyder att byggnadsskedet, användningen och slut-på-liv stadiet i försummas från analysen. Resultatet av studien visar på att stomvalet av byggnadernahar en stor skillnad i klimatpåverkan. De visar även på att tilläggsmaterialen som tillkommer i en skola byggd i korslimmat trä (som behövs för att nå ljud- och brandkrav) ökar klimatpåverkan, men ökningen är lägre än klimatpåverkan som orsakas av en betongkonstruktion. Koldioxidutsläppen från betongförskolan var 1,8 gånger högre än för förskolan byggd i korslimmat trä.

<p>Thin films prepared by electrochemical and physical vapor deposition (PVD) methods were investigated for corrosion protection of metals and alloys. Various electrochemical methods were developed, such as electrophoretic deposition (EPD), electrolytic deposition (ELD) and combined methods. EPD method has been developed for the deposition of polymer films, including poly(2-vinylpyridine) (PVP) and co-polymer poly(4-vinylpyridine-<em>co</em>-butyl methacrylate) (PVPBM). The method involved the electrophoresis of protonated polymer macromolecules, base generation at the cathode surface, charge neutralization and deposition of water insoluble polymer films. Nanostructured CeO₂ films were prepared by cathodic ELD and EPD. Cathodic ELD involved electrosynthesis of CeO₂ nanoparticles in the cathodic reaction and film formation. New dispersion agents were developed for CeO₂ particles for application in EPD processes. The kinetics of ELD and EPD and deposition mechanisms were investigated.</p> <p>Composite polymer-CeO₂ films were deposited using various strategies, based on ELD or EPD of CeO₂ and EPD of polymers. The composite films were deposited as monolayers, multilayers or materials of graded composition. The deposition yield and film composition can be varied.</p> <p>The composite films were studied by electron microscopy, X-ray diffraction, thermogravimetric and differential thermal analysis. Electrochemical testing showed that polymer and composite films provided corrosion protection of stainless steel substrates.</p> <p>Corrosion protection properties of coatings deposited on commercial AMPCO and TZM alloys was investigated. CrN, CrN-D, and TiC were deposited by PVD method. Ni coatings were deposited by electroplating. The analysis of Tafel plots and impedance spectroscopy data showed that CrN and CrN-D coatings deposited by PVD showed better corrosion protection of AMPCO and TZM alloys, compared to TiC and Ni coatings. The results of this investigation pave the way for the fabrication of novel coatings with advanced corrosion protection, wear and mechanical properties, using combined PVD and electrochemical methods.</p> / Master of Applied Science (MASc)

<p>Electrochemical methods show great promise in the deposition of biocompatible coatings for biomedical applications with advanced functionality. Consequently, methods of creating coatings of bioactive materials, such as halloysite nanotubes (HNT), hydroxyapatite (HA), chitosan, hyaluronic acid (HYH), poly-L-ornithine (PLO) and poly-L-lysine (PLL) and polyacrylic acid (PAA) have been developed through the use of electrophoretic deposition (EPD). The co-deposition of these materials are achieved at voltages ranging from 5 to 20 V on a 304 stainless steel substrate using suspensions of 0.5 and 1.0 gL^-1 biopolymer (chitosan, PAA, PLO, PLL) containing 0.3, 0.5 0.6, 1.0 and 2.0 gL^-1 bioceramic (HNT, HA). The resulting films were then investigated to further understand the kinetics and mechanics of deposition, determine their properties, and evaluate their suitability for physiological applications. The films were studied using X-Ray Diffraction (XRD), Differential Thermal Analysis and Thermogravimetric Analysis (DTA/TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Quartz Crystal Microbalance (QCM) and Linear Polarisation. The results indicate that film thickness, composition and morphology can be controlled and modified at will, and that the deposition of composite films, multilayer laminates and functionally graded films are possible.</p> / Master of Applied Science (MASc)

La thèse présente le développement de capteurs CMOS pour un futur dosimètre électronique neutrons. A côté des systèmes passifs largement répandus, les dosimètres actifs existants ne donnent pas satisfaction, alors qu’ils sont fermement recommandés par une directive européenne (IEC 1323). Le groupe RaMsEs de l’IPHC développe un nouveau concept de dosimètre électronique personnel neutrons à base de capteurs CMOS. Au cours de cette thèse, le circuit intégré AlphaRad2, à très bas bruit et très faible consommation électrique, a été implémenté dans une technologie commerciale. Il intègre un réseau de micro-diodes sur une surface sensible de 6.55 cm2 avec sa chaîne de traitement sur le même substrat de silicium. Des simulations physiques ont permis d’étudier le processus de collection de charge et d’optimiser l'efficacité de collection. La géométrie du capteur est un compromis entre la collection des électrons secondaires et de la capacité totale du détecteur. Le circuit de lecture comprend un amplificateur de charge (CSA), un circuit de mise en forme (shaper) et un discriminateur pour une réponse digitale. Nous présentons une analyse théorique complète du circuit, les paramètres de dessin, ainsi que des tests électriques et des tests en sources de rayonnement. La sensibilité effective du système est au niveau de la particule unique (proton ou alpha), grâce à un très bon rapport signal à bruit. Une série complète de mesures en sources de photons, de neutrons et de particules chargées a permis de démontrer une bonne efficacité aux neutrons rapides et surtout une excellente réjection gamma grâce à l’application d’un seuil électronique approprié. / This thesis presents the development of CMOS sensors for a future neutron sensitive electronic individual dosemeter. Active dosemeters, exist but do not yet give results as satisfactory as passive devices, being however, mandatory for workers in addition to the passive dosimetry since 1995 (IEC 1323). The RaMsEs group in the laboratory IPHC is exploring a new compact device based on CMOS sensors for operational neutron dosimetry. In this thesis, a dedicated sensor, AlphaRad-2, with low noise and very low power consumption (314 μW), has been implemented in a commercial CMOS technology. The AlphaRad-2 integrates the sensing part made of a micro-diode array of 32×32 n-well/p-epi diodes on a sensitive area of 6.55 mm2 and the signal processing electronics on the same silicon substrate. Device physics simulations have been performed to study the charge collection mechanism in diode matrices, and to optimize the collection efficiency and its time properties. The sensor geometry is a compromise between the collection performance and the total capacitance of the detector. A charge sensitive amplifier (CSA), a shaper, and a discriminator are employed in the readout circuit. We present its theoretical analysis, circuit design, and electrical tests. Our device has a sensitivity at the level of one single secondary charge particle (proton or α) thanks to its excellent noise performance. Extensive measurements to radioactive sources of α-particles, photons, and fast neutrons, have demonstrated good detection efficiency to fast neutrons and excellent γ-rejection through applying an appropriate electronic threshold.