隨著數(shù)字微光技術(shù)的快速發(fā)展,電子轟擊有源像素傳感器(Electron Bombarded Active Pixel Sensor,EBAPS)以其高靈敏度、數(shù)字化、低噪聲、低功耗和體積小等優(yōu)勢,成為最具前景的微光像素傳感器,已成為國內(nèi)外微光成像領(lǐng)域研究的熱點。EBAPS的性能受電子倍增層增益特性的影響很大,但國內(nèi)尚無有效的評價手段能夠用于EBAPS中電子倍增層的測量,本文圍繞著EBAPS中電子倍增層增益測試技術(shù)展開初步研究,對EBAPS中電子倍增層增益測試系統(tǒng)所需的脈沖電子源、前端電子學系統(tǒng)和后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行研究。首先對EBAPS中電子倍增層的增益原理進行了分析,針對該增益特性,進行測試系統(tǒng)方案的設(shè)計。測試系統(tǒng)主要包括:真空系統(tǒng)、脈沖電子源、前端電子學和數(shù)據(jù)采集四個部分。脈沖電子源由燈絲、燈絲電源、柵極、加速高壓電源、脈沖偏壓電源組成,為測試系統(tǒng)提供穩(wěn)定的脈沖電子束。前端電子學部分本文首先對分離式電荷靈敏放大電路進行理論分析和電路仿真。其次,對極零相消電路、高斯成型電路等信號調(diào)理電路進行了設(shè)計與仿真。在數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計了具有峰值保持的FPGA后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)了對快速窄脈沖的數(shù)...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 微光像傳感器的發(fā)展歷程
        1.1.1 真空直視型像傳感器的發(fā)展
        1.1.2 固體微光CCD/CMOS像傳感器
        1.1.3 像增強CCD/CMOS
        1.1.4 電子轟擊型APS/CCD像傳感器
    1.2 本文研究背景
    1.3 論文的主要內(nèi)容
第二章 EBAPS的工作原理及特性
    2.1 EBAPS的工作原理
    2.2 EBAPS增益特性分析
        2.2.1 電子散射過程
        2.2.2 入射電子的能量損失
        2.2.3 均勻摻雜下電荷收集效率的物理模型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 EBAPS中電子倍增層中增益特性測試系統(tǒng)方案設(shè)計
    3.1 整體測試方案設(shè)計
    3.2 真空系統(tǒng)部分
    3.3 脈沖電子源部分
    3.4 本章小結(jié)
第四章 前端電子學設(shè)計
    4.1 前置放大電路
        4.1.1 前置電路分析
        4.1.2 運算放大器特性分析
        4.1.3 電荷靈敏放大電路設(shè)計
        4.1.4 噪聲分析
        4.1.5 電路選型與實現(xiàn)
    4.2 極零相消電路
    4.3 濾波成型電路
    4.4 本章小結(jié)
第五章 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計
    5.1 峰值保持電路
        5.1.1 峰值保持器設(shè)計
        5.1.2 甄別電路
    5.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
    5.3 電源設(shè)計
    5.4 FPGA軟件設(shè)計
        5.4.1 軟件總體設(shè)計
        5.4.2 峰值保持模塊軟件設(shè)計
        5.4.3 A/D轉(zhuǎn)換控制模塊
        5.4.4 FIFO緩存模塊
        5.4.5 并轉(zhuǎn)串模塊
        5.4.6 串口通信模塊
    5.5 本章小結(jié)
第六章 EBAPS中電子倍增層增益測試實驗及分析
    6.1 電荷靈敏放大器性能測試
        6.1.1 電荷靈敏度測試
        6.1.2 非線性的測試
        6.1.3 上升時間測試
    6.2 脈沖電子源性能測試
    6.3 EBAPS電子倍增層增益實測
        6.3.1 實驗方案
        6.3.2 實驗步驟及結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文



本文編號：3825426