由于X射線光子能量高、穿透性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng),因此X射線探測器可用于深空探測以及高能物理實驗等領(lǐng)域中,隨著X射線探測器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜性不斷提高,對X射線探測器讀出電路的研究也在不斷進(jìn)行中。本文對X射線探測器中的像素電路及反映其能量幅值信息的讀出電路進(jìn)行了研究,并基于華虹宏力0.13μm工藝對整體電路進(jìn)行了版圖設(shè)計,像素陣列為40×50,像素電路版圖尺寸為80μm×80μm,典型情況下功耗為22.2μW。像素電路主要包括電荷敏感放大器(CSA)、電壓比較器、峰值保持電路等。CSA將輸入的電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并放大,分別通過電壓比較器與峰值保持電路等輸出X射線擊中時間脈沖信息以及能量幅值信息。為實現(xiàn)像素電路的調(diào)試,由5位電流舵數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)DAC為整體電路提供穩(wěn)定的偏置電壓、電流,電流舵DAC總的輸出范圍為0～3.2μA,步長為99.89n A。電壓DAC總的輸出范圍為0～1.44V,其中7位電壓DAC提供CSA復(fù)位電壓,步長為11.14m V;8位電壓DAC提供電壓比較器閾值,步長為5.59m V。像素電路輸出的反映能量幅值的模擬電壓在行列選擇開關(guān)的...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2單個像素內(nèi)部電路簡化圖以及對應(yīng)模擬和數(shù)字讀出通道的陣列外圍模塊[13]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-該像素電路可實現(xiàn)模擬讀出與數(shù)字讀出，模擬讀出中，Node1結(jié)點(diǎn)的電壓通過源極跟隨器直接輸出頂層金屬的電壓，行列信號選通后通過模擬緩沖電路輸出。通過測量緩沖電路輸出的電壓，推算出Topmetal收集到的電荷量。經(jīng)過測試驗證后，其模擬讀出的等效電荷....

圖1-3ARGOS衛(wèi)星實驗平臺和X射線氣體正比計數(shù)探測器錯誤!未找到引用源

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-研究。但由于輸入射線能量低、探測器尺寸過大、噪聲干擾嚴(yán)重、處理速度低而難以實現(xiàn)。如圖1-3所示為ARGOS(AdvancedResearchandGlobalObservationSatellite)衛(wèi)星試驗平臺以及所搭載的X射線探測器[15]....

圖1-4XRPIX橫截面示意圖[30]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-但在120V的反向偏置電壓下，高阻率硅層并未實現(xiàn)全耗盡，因此影響了電荷收集效率[29]。圖1-4XRPIX橫截面示意圖[30]為了進(jìn)一步提高射線探測器芯片的能量分辨率、降低像素陣列的讀出噪聲、提高電荷收集效率[31]，該團(tuán)隊進(jìn)一步提出了XRPI....

圖1-5XRPIX1b的像素電路結(jié)構(gòu)圖[32]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-但在120V的反向偏置電壓下，高阻率硅層并未實現(xiàn)全耗盡，因此影響了電荷收集效率[29]。圖1-4XRPIX橫截面示意圖[30]為了進(jìn)一步提高射線探測器芯片的能量分辨率、降低像素陣列的讀出噪聲、提高電荷收集效率[31]，該團(tuán)隊進(jìn)一步提出了XRPI....

本文編號：3913296