應用于探測光子擊中時間信息以及位置信息的高精度、高速度的X射線探測器如今已成為X射線探測領(lǐng)域的主流研究課題,然而,現(xiàn)今像素內(nèi)部讀出系統(tǒng)的方案還需改進,可用于及時、精確的顯示像素擊中時間信息以及位置信息的讀出電路結(jié)構(gòu)仍需要深入研究。本文對X射線探測器像素陣列讀出電路相關(guān)關(guān)鍵電路進行了深入研究,圍繞X射線探測器系統(tǒng)的需求,采用GSMC 0.13μm工藝設(shè)計用于X射線探測器的像素優(yōu)先級讀出電路及其版圖,具有正常讀出、屏蔽壞點以及脈沖測試三種工作模式,工作模式可以通過I2C通信接口寫內(nèi)部寄存器來配置像素內(nèi)事件處理電路中的鎖存器實現(xiàn),搭建像素地址讀出電路,對來自像素的擊中信息進行存儲和處理以便后續(xù)地址讀出并在讀出完畢后復位,像素地址讀出電路由事件處理電路和優(yōu)先級讀出電路組成,采用樹狀分級結(jié)構(gòu)搭建優(yōu)先級讀出電路,接收來自各個像素內(nèi)事件處理電路的擊中信息并輸出對應的6位列擊中地址,每個像素內(nèi)含一個事件處理電路,一列40個像素配備一個優(yōu)先級讀出電路進行地址讀出。為滿足X射線探測器在地址讀出同時輸出脈沖時間信息和能量幅值的需要,采用快速或門結(jié)構(gòu)對來自像素的脈沖時間信息進行整合,按擊中順序依次輸出時間信息...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1監(jiān)測時間閾值技術(shù)的像素陣列讀出芯片[1]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-2-向更高層次的方向進步[6]5-12。因此，高讀出速度、高空間分辨率、高穩(wěn)定性和精確性的讀出電路系統(tǒng)對于高能物理實驗和空間物理探測等的發(fā)展都意義重大。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近些年，國內(nèi)對像素探測器及其內(nèi)部讀出系統(tǒng)研究的重視程度漸增，許多自主研發(fā)的探....

圖1-2普遍采用的經(jīng)典Rolling-shutter讀出結(jié)構(gòu)[26]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-該芯片采用列讀出控制結(jié)構(gòu)，整個芯片包含30×10個像素，由像素單元及其內(nèi)部模擬電路和外圍存儲模塊組成，通過監(jiān)測時間閾值的變化來決定是否輸出擊中數(shù)據(jù)。該技術(shù)的像素陣列讀出芯片是較早將探測能量信息實現(xiàn)于讀出系統(tǒng)中的方案。但由于缺乏經(jīng)驗仍存在一些不足....

圖1-3Topmetal-Ⅱ芯片整體結(jié)構(gòu)[28]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-個像素單元，為降低噪聲影響增加了電荷敏感放大器結(jié)構(gòu)并對DAC結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，像素單元尺寸更小，以此大大提高空間分辨率[27]。其芯片結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，第二代芯片采用列讀出的優(yōu)先級邏輯控制模塊，具有更高的讀出速度和空間分辨率[28]。然而Top....

圖1-4FPIX1芯片結(jié)構(gòu)圖[31]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-讀出方案，由列末的EOC控制位于像素單元內(nèi)部的檢測器進行數(shù)據(jù)輸出，F(xiàn)PIX1作為FPIX系列第一款芯片，在讀出方式和數(shù)據(jù)處理方面均采用傳統(tǒng)讀出芯片架構(gòu)，但數(shù)據(jù)壓縮能力有限，讀出速度仍待提高[31,32]。FPIX2是該系列的第二款芯片，該芯片為....

本文編號：3896413