CN108802795A - 一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，将硅半导体传感器和前置放大电路集成在同一块电路板上，有效减小了硅传感器和前置放大电路间传输导线的长度，减小了传输导线的分布电容，提高了硅传感器的信噪比；同时，还能减小整个探测器的体积，具有重要的工程应用意义。
Description
技术领域
本发明属于粒子探测器技术领域，具体涉及一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法。
背景技术
带电粒子是空间环境的重要组成部分。自空间探测活动开始起，带电粒子就成为空间探测活动的重要内容之一。50年多来，人们发射了数百个航天器在太空的各个区域对带电粒子进行探测和研究。空间带电粒子探测器多采用的是由硅半导体传感器或硅半导体传感器和其它传感器组合而形成的多元粒子探测器。在以往的设计中，硅传感器和前置放大电路并未集成在一起，前置放大器通常和其它电子学电路(如主放大电路，成形电路等)设计在一起，共同构成空间带电粒子探测器的电子学系统。因此，带电粒子和硅传感器作用后产生的电信号将通过一段较长的导线传输到前置放大电路中。由于导线的长度较大，因此，导线具有相对较大的电阻和分布电容，降低了探测器的信噪比，使得半导体探测器的分辨率变差，这一点对弱信号或小信号具有更显著的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，可以减小提高硅传感器的信噪比；同时，减小整个探测器的体积。
一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，将硅半导体传感器(1-5)和前置放大电路(1-3)布置在同一块电路板上；且硅半导体传感器(1-5)镶嵌该电路板的中央，前置放大电路(1-3)环绕在硅半导体传感器(1-5)的周围；前置放大(1-3)和(1-5)间通过导线传输信号。
进一步的，所述电路板通过四周的四个螺孔(1-2)固定在一个形状规则的铝合金(1-1)上。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，将硅半导体传感器和前置放大电路集成在同一块电路板上，有效减小了硅传感器和前置放大电路间传输导线的长度，减小了传输导线的分布电容，提高了硅传感器的信噪比；同时，还能减小整个探测器的体积，具有重要的工程应用意义。
附图说明
图1是本发明的空间硅半导体探测器的结构示意图；
其中，1-1：铝合金框架，1-2：螺孔,1-3：前置放大电路板,1-4：电接口，1-5：硅半导体传感器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
设空间硅半导体探测器1-5的电容为Cd，前置放大器的输入电容为Ca，探测器和前置放大器间的传输导线的电容为Cc，带电粒子在硅传感器中产生的电荷量为Q，则带电粒子在硅传感器中产生的电信号在前置放大电路中形成的输入电压Va可以表示为：
由(1)式可知，若提高Va，即提高传感器的信噪比，需要增大Q或者减小Cd+Ca+Cc的值。通常，带电粒子在硅传感器中产生的电荷Q较小，对某种具有能量为E的带电粒子而言，其在厚度一定的硅半导体传感器中产生的Q基本不变。因此，只能通过减小Cd，Ca和Cc的方式来提高信噪比。由于Cd是硅传感器自身的电容，与传感器的制造工艺相关。因此，硅传感器研制成功后，Cd即为定值。Ca为前置放大电路的输入电容，与前置放大电路有关，减小Ca的代价较高。Cc为硅传感器和前置放大电路间导线的分布电容，与导线的长度成正比。因此，只要尽可能减小Cc，即能达到提高硅传感器信噪比的目的。
为此，如图1所示，本发明将硅半导体传感器1-5镶嵌在一块电路板的中央，硅半导体传感器1-5的周围设计为前置放大电路1-3，前置放大电路1-3和硅传感器1-5间通过导线传输信号。由于前置放大电路1-3紧邻硅传感器1-5，有效地减小了硅传感器1-5和前置放大电路1-3间传输导线的长度，即减小了传输导线的分布电容Cc，从而达到了提高硅传感器1-5信噪比的目的。另外，将电路板通过四周的四个螺孔1-2固定在一个形状规则的铝合金框架1-1上，使得硅半导体传感器1-5与前置放大电路1-3集成为一体，减小了整个探测器的体积，还方便探测器的安装。电路板上设置有与外围电路连接的电接口1-4。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，其特征在于，将硅半导体传感器(1-5)和前置放大电路(1-3)布置在同一块电路板上；且硅半导体传感器(1-5)镶嵌该电路板的中央，前置放大电路(1-3)环绕在硅半导体传感器(1-5)的周围；前置放大(1-3)和(1-5)间通过导线传输信号。
2.如权利要求1所述的一种提高空间硅半导体探测器信噪比的方法，其特征在于，所述电路板通过四周的四个螺孔(1-2)固定在一个形状规则的铝合金(1-1)上。
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