[發(fā)明專利]像素陣列探測器及該像素陣列探測器的模擬電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611207085.6
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106656060B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周楊帆;李秋菊;李貞杰;劉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;G01T1/00
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄;王衛(wèi)忠

本發(fā)明公開了一種像素陣列探測器及該像素陣列探測器的模擬電路，該模擬電路包括：前置接收模塊，用于接收電流信號和一復(fù)位信號并且根據(jù)所述電流信號和所述復(fù)位信號輸出第一輸出信號；甄別模塊，用于接收所述第一輸出信號，并且對所述第一輸出信號進行甄別以得到第二輸出信號并輸出所述第二輸出信號；以及復(fù)位模塊，用于接收所述第二輸出信號，并對所述第二輸出信號進行處理以輸出脈沖寬度比所述第二輸出信號寬的第三輸出信號，并且根據(jù)所述第三輸出信號與一全局復(fù)位信號向所述前置接收模塊輸出所述復(fù)位信號。本發(fā)明提高了像素陣列探測器的計數(shù)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及核探測技術(shù)和核電子學領(lǐng)域，具體而言，涉及一種像素陣列探測器及該像素陣列探測器的模擬電路。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體探測單元(如硅光二極管等)陣列與電子學專用集成電路芯片通過銦球倒裝焊封裝為一體，構(gòu)成二維像素像素陣列探測器。該類探測器廣泛地應(yīng)用于同步輻射生物大分子晶體學實驗、同步輻射小角散射實驗等領(lǐng)域。

二維像素像素陣列探測器的單元電路通常分為模擬電路與數(shù)字電路兩部分，模擬電路主要包括低噪聲前置放大器及甄別器，數(shù)字電路主要包括計數(shù)器及其它邏輯控制電路，整個電路工作于單光子計數(shù)模式。首先，低噪聲前置放大器可以將單個入射光子信號進行低噪聲放大，之后通過甄別器將幅度低于甄別器閾值的噪聲信號剔除，從而獲得無噪聲的光子信號。然后計數(shù)器對過閾信號進行計數(shù)，經(jīng)過一段時間后，在邏輯控制電路的控制下輸出計數(shù)器中記錄的過閾事例數(shù)。各像素單元的計數(shù)作為圖像亮度，像素單元的位置作為對應(yīng)圖像點的二維位置，這樣所讀出數(shù)據(jù)可以形成一幅圖像。

目前，現(xiàn)有二維像素像素陣列探測器的代表為PILATUS探測器及MEDIPIX探測器，它們像素單元的模擬電路分別如圖1和圖2所示。當接收到入射光子信號后，PILATUS探測器像素單元的模擬電路通過反饋電阻Rf對積分電容Cf進行放電，低噪聲前置放大器的輸出信號脈寬受限于放電時間常數(shù)Rf×Cf。當接收到入射光子信號后，MEDIPIX探測器以恒定電流Ikrum放電，低噪聲前置放大器的輸出信號脈寬受限于放電電流Ikrum的大小。為了收集到足夠的信號電荷，反饋電阻Rf通常大于10⁷Ω，而放電電流Ikrum通常小于20nA，因此這兩種探測器像素單元的計數(shù)率小于10⁶/s。這限制了PILATUS探測器和MEDIPIX探測器在高計數(shù)率(像素單元的計數(shù)率>10⁷/s)要求實驗中的應(yīng)用。

需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于提供一種像素陣列探測器及該像素陣列探測器的模擬電路，進而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種模擬電路，應(yīng)用于像素陣列探測器，包括：

前置接收模塊，用于接收電流信號和一復(fù)位信號并且根據(jù)所述電流信號和所述復(fù)位信號輸出第一輸出信號；

甄別模塊，用于接收所述第一輸出信號，并且對所述第一輸出信號進行甄別以得到第二輸出信號并輸出所述第二輸出信號；以及

復(fù)位模塊，用于接收所述第二輸出信號，并對所述第二輸出信號進行處理以輸出脈沖寬度比所述第二輸出信號寬的第三輸出信號，并且根據(jù)所述第三輸出信號與一全局復(fù)位信號向所述前置接收模塊輸出所述復(fù)位信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述電流信號來自雪崩光電二極管傳感器。

在本公開的一種示例性實施例中，所述前置接收模塊包括：

運算放大器，所述運算放大器的正向輸入端接收一參考信號，所述運算放大器的負向輸入端接收所述電流信號，所述運算放大器的輸出端輸出所述第一輸出信號；