[實用新型]一種基于SiPM陣列的數字化能譜探頭

有效

• 申請號: 201920356234.8
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN210323387U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 屈春蕾
• 申請（專利權）人: 無錫通透光電科技有限公司
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 無錫市朗高知識產權代理有限公司 32262
• 代理人: 趙華

一種基于SiPM陣列的數字化能譜探頭，包括：SIPM陣列，檢測閃爍晶體的熒光信號；運放電路，SIPM陣列傳輸的熒光信號，通過運放電路進行控制信號幅度；ADC，用于將運放后的信號進行模數轉換；FPGA，生成能譜數據并通過USB接口傳輸至電腦終端；電壓轉化電路，電壓轉化電路接入外部輸入電壓，并對SIPM陣列、運放電路、ADC以及FPGA；溫度補償電路，用于校正SiPM陣列在不同溫度下的增益，提供的基于SiPM陣列的數字化能譜探頭具有體積小，功耗低，環境適應性強，工作溫度范圍大，性能指標優異，可即插即用等特點，可廣泛應用于核輻射探測及核素識別等方向。

技術領域

本實用新型涉及輻射探測技術領域，尤其涉及一種基于SiPM陣列的數字化能譜探頭。

背景技術

硅光電倍增管(SiPM)是一種創新的Geiger模式的固態光電檢測器。硅光電倍增管結構是若干個相等的單個像素并排組成的陣列，每個像素都是一個集成降壓電阻的硅p-n結雪崩光電二極管(SPAD)。所有像素都并聯至一個統一的輸出點，因此，輸出信號是各個像素產生的信號的總合，并與光子碰撞的單元數量成正比。硅光電倍增管是一個很有前景的光電檢測解決方案，可代替傳統光電倍增管(PMT)，該技術的某些特性引起人們的興趣，例如，對磁場不敏感的特性使之適用于強磁場工作環境；穩健性和可靠性高于傳統光電倍增管；工作電壓更低，價格更便宜，反應速度更快，尺寸更小。高速、高靈敏度和小尺寸讓硅光電倍增管成為最佳的便攜應用光電檢測器。

現有CN201320526734.4一種基于SiPM的PET系統，包括與晶體陣列同像素尺寸耦合的M*N個的SiPM陣列和模擬位置計算電路，模擬位置計算電路的輸入端包括N個M通道的加法器、M個N通道的加法器、M+N個比較器、M+N通道的加法器以及M+N路的J位編碼器；模擬位置計算電路的輸出端包括模擬輸出和數字輸出，模擬輸出對應于M+N通道的加法器，數字輸出對應于M+N路的J位編碼器；模擬位置計算電路還設置有參考電壓；模擬計算電路的輸入信號經過任意一個M通道的加法器或N通道的加法器后，其既與參考電壓同時連接至某個比較器上，N個M通道的加法器以及M個N通道的加法器分別對應于M+N個比較器，其又與M+N通道的加法器相連接。本實用新型在減少輸出通道的同時減少比較器等數字元件的使用數量，有效地降低本系統的材料成本。

實用新型內容

本專利申請提供了基于SiPM陣列的數字化能譜探頭，包括：

SIPM陣列，檢測閃爍晶體的熒光信號；

運放電路，SIPM陣列傳輸的熒光信號，通過運放電路進行控制信號幅度；

ADC，用于將運放后的信號進行模數轉換；

FPGA，生成能譜數據并通過USB接口傳輸至電腦終端；

電壓轉化電路，電壓轉化電路接入外部輸入電壓，并對SIPM陣列、運放電路、ADC以及FPGA；

溫度補償電路，用于校正SiPM陣列在不同溫度下的增益。

優選的，外部輸入電壓選用5v電壓，外部電壓經過USB供電。

優選的，電壓轉化電路輸出多路不同電壓，電壓轉化電路采用電源管理芯片，如MPCI873Q。

優選的，運放電路采用求和降噪運放電路。

本實用新型的有益效果：本專利申請中，利用SIPM陣列進行閃爍晶體熒光信號的檢測，信號通過調節求和降噪運放電路增益控制信號幅度，輸出的脈沖信號通過ADC進行連續采樣處理然后傳輸至FPGA，最終生成的4096道能譜數據通過之前所述的USB接口傳輸至電腦終端，提供的基于SiPM陣列的數字化能譜探頭具有體積小，功耗低，環境適應性強，工作溫度范圍大，性能指標優異，可即插即用等特點，可廣泛應用于核輻射探測及核素識別等方向。

附圖說明

圖1為本實用新型的控制原理圖。