RU198209U1 - Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем - Google Patents

Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем Download PDF

Info

Publication number
RU198209U1
RU198209U1 RU2020109495U RU2020109495U RU198209U1 RU 198209 U1 RU198209 U1 RU 198209U1 RU 2020109495 U RU2020109495 U RU 2020109495U RU 2020109495 U RU2020109495 U RU 2020109495U RU 198209 U1 RU198209 U1 RU 198209U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
ram
spectrometric
inputs
Prior art date
Application number
RU2020109495U
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Владимирович Тубольцев
Александр Александрович Богданов
Юрий Витальевич Чичагов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority to RU2020109495U priority Critical patent/RU198209U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU198209U1 publication Critical patent/RU198209U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Устройство регистрации ионизирующего излучения содержит полупроводниковый детектор (1), на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой расположен слой nтипа проводимости, имеющий омический контакт, микросхему (2) большой степени интеграции, содержащую 64 спектрометрических тракта (3) и аналоговый мультиплексор (4), дискриминатор (5) нижнего уровня, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (6), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) (7), содержащую блок управления (8), первое оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) (9), масштабирующий усилитель (12), первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (13), второй ЦАП (14), второй ОЗУ (15) и третий ОЗУ (16), блок (10) приема/передачи по USB интерфейсу и устройство (11) обработки и отображения информации. Устройство регистрации ионизирующего излучения позволяет измерять амплитудные значения сигналов с любого спектрометрического тракта во всем динамическом диапазоне АЦП с одинаковой точностью, а также проводить измерение на отдельных участках амплитудного диапазона выбранных спектрометрических трактов с более высокой точностью. 3 ил.

Description

Настоящая полезная модель относится к области разработки приборов ядерной физики, физики высоких энергий, космофизики, масс-спектрометрии и радиационной медицины, в частности, к позиционно-чувствительным устройствам, предназначенным для регистрации пространственно-энергетического распределения частиц ионизирующих излучений, таких как гамма-кванты, нейтроны и заряженные частицы высоких энергий.
Известно устройство регистрации ионизирующего излучения (см. патент RU 2367980, МПК G01T 1/40, опубликован 20.09.2009), содержащее высоковольтный источник питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сцинтиллятор, сопряженный с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), выход которого соединен с усилителем, и микропроцессор, первый выход которого подключен через управляющий вход генератора импульсов тока к светодиоду, а второй выход подключен к первому входу схемы сравнения, при этом вход подключен к датчику температуры. В устройство введены дискриминатор нижнего уровня, два интегратора и два ключа. Светодиод сопряжен со сцинтиллятором, а дискриминатор нижнего уровня включен между выходом усилителя и входом АЦП, выход которого подключен к входам первого и второго ключа. Выход второго ключа является выходом устройства, а его управляющий вход подключен к четвертому выходу микропроцессора, третий выход которого подключен ко второму входу генератора импульсов тока. Первый выход микропроцессора подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого через первый интегратор подключен ко второму входу схемы сравнения, выход которой через высоковольтный источник питания и второй интегратор подключен к электродам фотоэлектронного умножителя.
Известное устройство регистрирует только энергетическое распределение частиц ионизирующего излучения.
Известно устройство регистрации ионизирующего излучения (см. патент RU 2368921, МПК G01T 1/20, G01T 1/40, опубликован 27.09.2009), включающий сцинтиллятор и ФЭУ, выход которого подключен к устройству регистрации, делитель напряжения и синхронизатор, один вход которого подключен к импульсному источнику ионизирующего излучения и устройству регистрации, а второй ко второму входу устройства регистрации. Устройство также содержит первый ключ между выходом ФЭУ и устройством регистрации, генератор тока, светодиод, который оптически связан со сцинтиллятором, систему стабилизации чувствительности, содержащую второй оптически связанный со сцинтиллятором светодиод, второй генератор тока, согласующее устройство, дискриминатор нижнего уровня, АЦП, второй ключ, первый интегратор, схему сравнения, высоковольтный источник питания, второй интегратор, подключенный к делителю напряжения, и датчик температуры, подключенный к микропроцессору.
Известное устройство предназначено для регистрации энергетического распределения частиц ионизирующего излучения, но не способно регистрировать пространственно-энергетическое распределение частиц.
Известно устройство регистрации ионизирующего излучения (см. Zhang Fei, Fan Rui-Rui, Peng Wen-Xi, DONG Yi-Fan, GONG Ke, LIANG Xiao-Hua, Liu Ya-Qing, WANG Huan-Yu. Readout electronics of silicon detectors used in space cosmic-ray charges. [Электронный ресурс] URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1307/1307.3041.pdf (дата обращения 14.02.2020), содержащее многоканальный кремниевый детектор, специализированную микросхему большой степени интеграции (ASIC), содержащую 64 спектрометрических тракта и аналоговый мультиплексор; усилитель, АЦП, программируемую логическую интегральную схему (FPGA), блок приема/передачи по USB интерфейсу и высоковольтный регулятор напряжения смещения для кремниевого детектора (HV/regulator). В устройстве 64 выхода детектора подсоединены к соответствующим входам ASIC, другие два входа - вход управления и вход тактовых сигналов соединены с FPGA. Выход ASIC соединен с входом АЦП, выход данных которого подсоединен к FPGA, а вход/выход приема/передачи данных FPGA подсоединен к блоку USB, связанным с устройством обработки и отображения данных. Вход высоковольтного регулятора напряжения смещения соединен с внешним источником питания, а выход подсоединен к детектору и к входу питания ASIC.
В известном устройстве детекторы вместе со спектрометрическими трактами имеют отличающейся друг от друга характеристики преобразования, что приводит к разной точности измерения энергий частиц этими трактами.
Известно устройство регистрации ионизирующего излучения (см. патент US 6420711, МПК G01T 1/24, опубликован 16.07.2002), включающее позиционно-чувствительные кремниевые микрополосковые детекторы, для регистрации зарядов с которых используется микросхема большой степени интеграции. Микросхема содержит 64 спектрометрических канала, каждый из которых предназначен для преобразования заряда в кратковременно запомненное на его выходе напряжение. Выходные напряжения последовательно считываются последующей электроникой, включающей процессор и монитор.
В известном устройстве регистрации ионизирующего излучения также присутствует разброс характеристик преобразования микрополосковых детекторов в силу неидентичности их размеров и спектрометрических каналов, а также вследствие технологической неидентичности элементов микросхемы большой степени интеграции, что негативно сказывается на точности измерений.
Известно устройство регистрации ионизирующего излучения (см. патент RU 192980 G01T 1/29 опубликован 08.10.2019), совпадающее с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятое за прототип. Устройство-прототип содержит полупроводниковый детектор, на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой - расположен слой n+ типа проводимости, имеющий омический контакт, микросхему большой степени интеграции, содержащую 64 спектрометрических тракта и аналоговый мультиплексор; дискриминатор нижнего уровня, усилитель, АЦП, программируемую логическую интегральную схему, устройство обработки и отображения информации. Программируемая логическая интегральная схема содержит блок управления, оперативную память и блок приема/передачи по USB интерфейсу. Устройство содержит также вычислитель среднего значения напряжения и генератор серии импульсов с программно-устанавливаемыми интервалами между ними. 64 полосковых электрода детектора подсоединены к соответствующим первым входам 64 спектрометрических трактов, выходы которых подсоединены к соответствующим 64 входам аналогового мультиплексора. Выход аналогового мультиплексора подсоединен к входу усилителя, выход которого соединен с первым входом АЦП. Второй вход АЦП подключен к первому выходу блока управления. Первый вход блока управления соединен с выходом дискриминатора нижнего уровня, вход которого подключен к омическому контакту детектора. Второй выход блока управления соединен со вторыми входами спектрометрических трактов. Выход блока оперативной памяти соединен с входом блока приема/передачи по USB интерфейсу, вход/выход которого подключен к входу/выходу устройства обработки и отображения информации. Первый вход вычислителя среднего значения напряжения соединен с выходом АЦП, второй вход вычислителя среднего значения напряжения подключен к первому выходу блока управления, а выход вычислителя среднего значения напряжения соединен с входом блока оперативной памяти. Первый вход генератора серии импульсов подключен ко второму выходу блока управления, а второй вход генератора серии импульсов соединен с третьим выходом блока управления. Выход генератора серии импульсов соединен с 65-ым входом аналогового мультиплексора, со вторым входом блока управления и третьим входом вычислителя среднего значения напряжения.
В известном устройстве-прототипе также присутствует разброс характеристик преобразования микрополосковых детекторов в силу неидентичности их размеров и спектрометрических каналов, а также, вследствие технологической неидентичности элементов микросхемы большой степени интеграции, из которых выполнены спектрометрические тракты. В результате амплитудный диапазон сигналов, поступающих из спектрометрических трактов, не соответствует амплитудному диапазону аналого-цифрового преобразователя, на вход которого они поступают для оцифровки, что приводит к неидентичности амплитудных распределений, то есть разной точности измерения энергий частиц. Кроме того, при изменении температуры окружающей среды или при нагреве элементов происходит смещение характеристик преобразования детекторов и спектрометрических трактов, входящих в специализированную микросхему, что приводит к искажению амплитудных, а следовательно и энергетических распределений. В результате чего ухудшается точность измерения энергий частиц в распределении.
Задачей настоящего технического решения является разработка устройства регистрации ионизирующего излучения, в котором индивидуально для каждого спектрометрического тракта в процессе работы осуществляется управление характеристиками преобразования путем авторегулирования напряжения смещения и коэффициента усиления масштабирующего усилителя, что позволяет измерять амплитудные значения сигналов с любого спектрометрического тракта во всем динамическом диапазоне АЦП с одинаковой точностью, а также проводить измерение на отдельных участках амплитудного диапазона выбранных спектрометрических трактов с более высокой точностью.
Поставленная задача достигается тем, что устройство регистрации ионизирующего излучения содержит полупроводниковый детектор, на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой расположен слой n+ типа проводимости, имеющий омический контакт, микросхему большой степени интеграции, содержащую 64 спектрометрических тракта и аналоговый мультиплексор; дискриминатор нижнего уровня, АЦП, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), содержащую блок управления, первое оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), блок приема/передачи по USB интерфейсу и устройство обработки и отображения информации. Омический контакт детектора соединен с дискриминатором нижнего уровня. 64 полосковых электрода детектора подключены к соответствующим первым входам 64 спектрометрических трактов, выходы которых соединены с соответствующими 64 входами аналогового мультиплексора, 65-ый вход которого подключен к первому выходу блока управления (БУ), второй выход которого соединен со вторыми входами спектрометрических трактов, третий выход БУ подключен к первому входу АЦП, а четвертый выход БУ соединен с первым входом первого ОЗУ, второй вход которого подключен к выходу АЦП. Выход первого ОЗУ соединен с блоком приема/передачи по USB интерфейсу, вход/выход которого соединен с устройством обработки и отображения информации. Новым в устройстве является то, что в него введены масштабирующий усилитель, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), второй и третий ОЗУ. При этом первый вход масштабирующего усилителя соединен с мультиплексором, второй и третий входы масштабирующего усилителя подключены к выходам соответственно первого и второго ЦАП. Входы ЦАП соединены с выходами соответственно второго и третьего ОЗУ. Первые входы второго и третьего ОЗУ соединены с выходом блока приема/передачи по USB интерфейсу, а вторые входы второго и третьего ОЗУ подключены к пятому выходу БУ.
Спектрометрический тракт может включать зарядо-чувствительный предусилитель, усилитель-формирователь (УФ) и устройство выборки и хранения (УВХ). Первый вход спектрометрического тракта соединен с входом предусилителя, выход которого подключен к входу УФ. Выход УФ соединен с первым входом УВХ. Второй вход УВХ подключен ко второму входу спектрометрического тракта. Выход УВХ соединен с выходом спектрометрического тракта.
Настоящая полезная модель поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 приведена блок-схема устройства регистрации ионизирующего излучения;
на фиг. 2 показана блок-схема спектрометрического тракта;
на фиг. 3 изображена временная диаграмма работы устройства регистрации ионизирующего излучения (УФ - сигнал на выходе усилителя-формирователя, TRIG - стартовый сигнал; HOLD - сигнал фиксации напряжения на устройстве выборки и хранения; ASIC_Clk - серия тактовых импульсов; ASIC_Out - выходной сигнал; Out - сигнал с выхода масштабирующего усилителя).
Настоящее устройство регистрации ионизирующего излучения (см. фиг. 1) содержит полупроводниковый детектор 1, на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой расположен слой n+ типа проводимости, имеющий омический контакт, микросхему 2 большой степени интеграции (например, типа VA140 или IDE1140), содержащую 64 спектрометрических тракта 3 и аналоговый мультиплексор 4; дискриминатор нижнего уровня 5, АЦП 6, ПЛИС 7, содержащую БУ 8, первое ОЗУ 9, блок 10 приема/передачи по USB интерфейсу и устройство 11 обработки и отображения информации. Омический контакт детектора 1 соединен с дискриминатором 5 нижнего уровня. 64 полосковых электрода детектора 1 подключены к соответствующим первым входам 64 спектрометрических трактов 3, выходы которых подсоединены к соответствующим 64 входам аналогового мультиплексора 4, 65-ый вход которого подключен к первому выходу БУ 8. Второй выход БУ 8 соединен со вторыми входами спектрометрических трактов 3. Третий выход БУ 8 подключен к первому входу АЦП 6, а четвертый выход БУ 8 соединен с первым входом первого ОЗУ 9. Второй вход первого ОЗУ 9 соединен с выходом АЦП 6. Выход первого ОЗУ 9 подключен к блоку 10 приема/передачи по USB интерфейсу, вход/выход которого соединен с устройством 11 обработки и отображения информации. В устройство также входят масштабирующий усилитель 12, два цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) 13 и 14, а также второе ОЗУ 15 и третье ОЗУ 16. Первый вход масштабирующего усилителя 12 соединен с выходом мультиплексора 4, второй и третий входы масштабирующего усилителя 12 подключены к выходам соответственно первого ЦАП 13 и второго ЦАП 14. Входы ЦАП 13 и ЦАП 14 соединены с выходами соответственно второго ОЗУ 15 и третьего ОЗУ 16. Первые входы второго ОЗУ 15 и третьего ОЗУ 16 соединены с выходом блока 10 приема/передачи по USB интерфейсу 10, а вторые входы второго ОЗУ 15 и третьего ОЗУ 16 подключены к пятому выходу БУ 8.
Спектрометрический тракт 3 (см. фиг. 2) может включать зарядо-чувствительный предусилитель 17, УФ 18 и УВХ 19. При этом первый вход спектрометрического тракта 3 соединен с входом предусилителя 17, выход которого подключен к входу УФ 18. Выход УФ 18 соединен с первым входом УВХ 19, второй вход которого подключен ко второму входу спектрометрического тракта 3, а выход УВХ 19 соединен с выходом спектрометрического тракта 3.
Настоящее устройство регистрации ионизирующего излучения работает следующим образом.
Выходными сигналами полупроводникового детектора 1 являются электрические заряды, образованные частицами ионизирующего излучения на выходах 1-64 полосковых электродов детектора 1, и заряды, образованные на омическом контакте 65 детектора 1. Сигнал на омическом контакте 65 появляется при попадании частицы в любой из полосковых электродов. Для регистрации электрических зарядов с детектора 1 использована специализированная микросхема 2 большой степени интеграции, в которой зарядо-чувствительный предусилитель 17 спектрометрического тракта 3 преобразует входной заряд в импульс с пропорциональной ему амплитудой. Далее УФ 18 формирует на своем выходе колоколообразный сигнал, амплитуду которого фиксирует УВХ 19 по внешнему сигналу. Работа всего устройства происходит под управлением БУ 8, сконфигурированного в ПЛИС 7 (см. фиг. 1). Работа устройства проиллюстрирована на временной диаграмме (см. фиг. 3). Запуск цикла работы устройства осуществляет триггерный сигнал TRIG. Сигнал TRIG формируется на выходе дискриминатора 5 нижнего уровня по сигналу "Событие" с омического контакта 65 детектора 1 в момент регистрации ионизирующей частицы одним или несколькими полосковыми электродами детектора 1 (выходы 1…64). Сигнал TRIG поступает на вход БУ 8, где по нему со второго выхода БУ 8 с задержкой на время формирования фронта импульса на УФ 18 спектрометрического тракта 3 вырабатывается импульс HOLD, осуществляющий фиксацию на всех УВХ 19 максимального амплитудного значения сигнала, сформированного УФ 18. В течение импульса HOLD БУ 8 с первого выхода вырабатывает 64 импульса ASIC_Clk на 65-ый вход мультиплексора 4. Сигналы с каждого спектрометрического тракта 3 последовательно поступают (считываются) на выход аналогового мультиплексора 4. Время считывания, то есть время нахождения напряжения на выходе мультиплексора 4, определяется интервалами между импульсами ASIC_Clk. Напряжения ASIC_Out с выхода мультиплексора 4 усиливает и корректирует масштабирующий усилитель 12. На выходе масштабирующего усилителя 12 получается сигнал Out, в котором пьедесталы всех трактов выровнены и сведены к нижней границе диапазона АЦП 6, а сигналы умножены на соответствующий каждому тракту коэффициент преобразования, обеспечивающий одинаковую точность измерения в каждом тракте (фиг. 3). Этот сигнал оцифровывает АЦП 6. Тактовые импульсы для АЦП 6 приходят с третьего выхода БУ 8. Данные с АЦП 6 поступают на первый вход первого ОЗУ 9, где они запоминаются. Затем по сигналу с четвертого выхода БУ 8 считываются через блок 10 приема/передачи на устройство 11 обработки и отображения информации. Для коррекции пьедесталов и коэффициентов передачи трактов 3 во второе ОЗУ 15 и третье ОЗУ 16 предварительно в процессе калибровки заносят цифровые коды. Калибровку осуществляют следующим образом. На детектор 1 подают напряжение смещения. После чего последовательно со всех спектрометрических трактов 3, без подачи на детектор 1 реперных или каких-либо рабочих сигналов, считывают исходные напряжения - пьедесталы. Результат запоминается в устройстве 11 обработки информации, где для каждого тракта 3 определяется поправочный коэффициент, который заносится в виде цифровых кодов в ОЗУ 15. По этим кодам в процессе работы индивидуально для каждого тракта 3 будет осуществляться смещение напряжения на выходе масштабирующего усилителя 12 в сторону нижнего уровня входного диапазона АЦП 6. Затем на все полосковые электроды детектора 1 подают реперный сигнал, соответствующий максимальному рабочему сигналу. После чего последовательно со всех спектрометрических трактов 3 считываются зафиксированные на УВХ 19, соответствующие амплитудам полученным с полосковых электродов детектора 1 сигналов от реперного источника. Результат также запоминается в устройстве 11 обработки информации. Для каждого тракта 3 определяется поправочный коэффициент, который заносится в виде цифровых кодов в ОЗУ 16. По этим кодам в процессе работы индивидуально для каждого тракта 3 будет осуществляться коррекция напряжения на выходе масштабирующего усилителя 12 в сторону верхнего уровня входного диапазона АЦП 6. Коррекция осуществляется следующим образом. В момент считывания сигнала с аналогового мультиплексора 4 ОЗУ 15 и ОЗУ 16 выставляют последовательно по импульсам ASIC_Clk на входы ЦАП 13 и ЦАП 14 цифровые коды. Эти коды появляются на входах ЦАП 13 и ЦАП 14 синхронно считываемым сигналам со спектрометрических трактов 3. То есть при считывании сигнала с первого спектрометрического тракта 3 на входы ЦАП 13 и ЦАП 14 подаются коды с первых ячеек соответствующих ОЗУ 15 и ОЗУ 16, при считывании сигнала со второго тракта 3 - коды со вторых ячеек соответствующих ОЗУ 15 и ОЗУ 16 и так далее до 64. Напряжение на выходе ЦАП 13 подается в момент считывания сигнала с тракта на вход смещения масштабирующего усилителя. Это напряжение вычитается из напряжения-пьедестала сигнала подаваемого на вход масштабирующего усилителя 12. Тем самым на выходе усилителя создавая более низкое напряжение (пьедестал сигнала), соответствующее нижнему уровню входного диапазона АЦП 6 и уменьшающее разброс пьедесталов на входе АЦП 6. То же самое касается и разброса коэффициентов передачи спектрометрических трактов, приводящее к неполному использованию входного диапазона АЦП 6. Выравнивание верхней границы диапазона осуществляется путем изменения коэффициента передачи каждого тракта 3 путем подачи напряжения с ЦАП 14 на вход перемножения масштабирующего усилителя 12. Измерение отдельных участков амплитудного диапазона выбранных спектрометрических трактов ю с более высокой точностью реализуют аналогично. Для выделения отдельного участка амплитудного диапазона производят смещение нуля характеристики преобразования в область, выходящую за нижнюю границу динамического диапазона АЦП и увеличения коэффициента усиления, уводящего большие амплитуды входных сигналов за верхнюю границу.
Изготовленный в соответствии с настоящей полезной моделью опытный образец устройства регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем, конструктивно выполнен в одном корпусе, содержащем две печатные платы. На одной плате расположен односторонний пленарный кремниевый детектор, на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой расположен слой n+ типа проводимости, имеющий омический контакт. Все электроды соединены с специализированной микросхемой большой степени интеграции IDE1140. На плате находится усилитель токового сигнала с IDE1140 и предусилитель сигнала с омического контакта, а сама плата расположена перпендикулярно к основной печатной плате и соединена с ней через ножевой разъем. На основной плате находятся масштабирующий усилитель, цифроаналоговые преобразователи на выходе которых применены в качестве буферных операционные усилители, аналога-цифровой преобразователь, дискриминатор нижнего уровня, элементы сдвига уровней управляющих сигналов, программируемая логическая интегральная микросхема EP3C16Q240, в которой сконфигурированы три оперативно-запоминающих устройства и другие узлы, USB приемник/передатчик. Масштабирующий усилитель реализован на широкополосном перемножителе-сумматоре AD835, цифроаналоговые преобразователи на микросхемах типа AD9704, а буферные усилители на AD8047.
Опытный образец устройства регистрации ионизирующего излучения позволяет измерять амплитудные значения сигналов с любого спектрометрического тракта во всем динамическом диапазоне АЦП с одинаковой точностью, а также проводить измерение отдельных участков амплитудного диапазона выбранных спектрометрических трактов с более высокой точностью.
При этом переходной процесс на корректировку сигнала составляет не более 30 ns, что не ухудшает характеристику устройства по быстродействию и позволяет производить считывание его как с максимальной скоростью в течение 100 ns, так и с оптимальной в течение 300-500 ns.

Claims (2)

1. Устройство регистрации ионизирующего излучения, содержащее полупроводниковый детектор (1), на одной стороне которого расположено 64 сигнальных полосковых электрода, а на другой расположен слой n+ типа проводимости, имеющий омический контакт, микросхему (2) большой степени интеграции, содержащую 64 спектрометрических тракта (3) и аналоговый мультиплексор (4), дискриминатор (5) нижнего уровня, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (6), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) (7), содержащую блок управления (БУ) (8), первое оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ) (9), блок (10) приема/передачи по USB интерфейсу и устройство (11) обработки и отображения информации, при этом омический контакт детектора (1) соединен с дискриминатором (5) нижнего уровня, 64 полосковых электрода детектора (1) подключены к соответствующим первым входам 64 спектрометрических трактов (3), выходы которых соединены с соответствующими 64 входами аналогового мультиплексора (4), 65-ый вход которого подключен к первому выходу БУ (8), второй выход которого соединен со вторыми входами спектрометрических трактов (3), третий выход БУ (8) подключен к первому входу АЦП (6), а четвертый выход БУ соединен с первым входом первого ОЗУ (9), второй вход которого подключен к выходу АЦП, выход первого ОЗУ (9) соединен с блоком (10) приема/передачи по USB интерфейсу, вход/выход которого соединен с устройством (11) обработки и отображения информации, отличающееся тем, что в устройство введены масштабирующий усилитель (12), первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (13), второй ЦАП (14), второй ОЗУ (15) и третий ОЗУ (16), при этом первый вход масштабирующего усилителя (12) соединен с мультиплексором (4), второй и третий входы масштабирующего усилителя (12) подключены к выходам соответственно первого ЦАП (13) и второго ЦАП (14), входы которых соединены с выходами соответственно второго ОЗУ (15) и третьего ОЗУ (16), первые входы которых подключены к выходу блока (10) приема/передачи по USB интерфейсу, а вторые входы второго ОЗУ (15) и третьего ОЗУ (16) соединены с пятым выходом БУ (8).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что спектрометрический тракт (3) включает зарядо-чувствительный предусилитель (17), усилитель-формирователь (УФ) (18) и УВХ (19), при этом первый вход спектрометрического тракта (3) соединен с входом зарядо-чувствительного предусилителя (17), выход которого подключен к входу УФ (18), выход УФ (18) соединен с первым входом УВХ (19), второй вход которого подключен ко второму входу спектрометрического тракта (3), а выход УВХ (19) соединен с выходом спектрометрического тракта (3).
RU2020109495U 2020-03-03 2020-03-03 Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем RU198209U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109495U RU198209U1 (ru) 2020-03-03 2020-03-03 Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109495U RU198209U1 (ru) 2020-03-03 2020-03-03 Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU198209U1 true RU198209U1 (ru) 2020-06-23

Family

ID=71135605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109495U RU198209U1 (ru) 2020-03-03 2020-03-03 Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU198209U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1200202A1 (ru) * 1983-11-11 1985-12-23 Объединенный Институт Ядерных Исследований Устройство дл контрол загрузочной способности линейных спектрометрических усилителей
US4864308A (en) * 1987-07-16 1989-09-05 Com Dev Ltd. Frequency-scanning radiometer
SU1482426A1 (ru) * 1987-03-16 1991-04-23 Предприятие П/Я А-7354 Устройство дл стабилизации коэффициента усилени спектрометрического тракта
RU192980U1 (ru) * 2019-05-21 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1200202A1 (ru) * 1983-11-11 1985-12-23 Объединенный Институт Ядерных Исследований Устройство дл контрол загрузочной способности линейных спектрометрических усилителей
SU1482426A1 (ru) * 1987-03-16 1991-04-23 Предприятие П/Я А-7354 Устройство дл стабилизации коэффициента усилени спектрометрического тракта
US4864308A (en) * 1987-07-16 1989-09-05 Com Dev Ltd. Frequency-scanning radiometer
RU192980U1 (ru) * 2019-05-21 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bugalho et al. Experimental characterization of the TOFPET2 ASIC
Zhao et al. A novel read-out electronics design based on 1-bit sigma-delta modulation
Mizumoto et al. New readout and data-acquisition system in an electron-tracking Compton camera for MeV gamma-ray astronomy (SMILE-II)
Becker et al. Wireless, low-cost, FPGA-based miniature gamma ray spectrometer
CN110133710B (zh) 一种信号校正的方法及装置
Zhang et al. New readout electronics for 3-D position sensitive CdZnTe/HgI $ _2 $ detector arrays
US4859853A (en) Solid state gamma ray dosimeter which measures radiation in terms of absorption in a material different from the detector material
Ambrosi et al. High-density near-ultraviolet silicon photomultipliers: characterization of photosensors for Cherenkov light detection
Sanmukh et al. Low-power SiPM readout BETA ASIC for space applications
Romer et al. A low-power analog front-end amplifier for SiPM based radiation detectors
RU198209U1 (ru) Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем
Sengupta et al. A SiPM-based gamma spectrometer with field-programmable energy binning for data-efficient isotope analysis
Spanoudaki et al. An analog signal processing ASIC for a small animal LSO–APD PET tomograph
Blanco et al. A new front-end electronics chain for timing RPCs
RU192980U1 (ru) Устройство регистрации ионизирующего излучения для позиционно-чувствительных систем
Butt et al. Application of silicon drift detectors for the readout of a CdWO 4 scintillating crystal
Callier et al. Silicon Photomultiplier integrated readout chip (SPIROC) for the ILC: measurements and possible further development
Fessler et al. An important step forward in continuous spectroscopic imaging of ionising radiations using ASICs
Xu et al. A 30-ns recovery time, 11.5-nC input charge range, 16-channel read-out ASIC for PET application
Akhmetshin et al. The BGO endcap calorimeter with phototriode readout for the CMD-2 detector
Seljak et al. Prototype readout system for a multi Mpixels UV single-photon imaging detector capable of space flight operation
Wang et al. Development of a Simultaneous Photon Counting and Energy Integrating Readout ASIC for X-ray Imaging Applications
Schmitz et al. A 430 μW Pulse Shape Discrimination System-on-Chip
Müller et al. SiPM analog front-end electronics for space-borne applications
Wu et al. The design of nuclear front-end electronics based on MOSFET transistor used for radiation spectrometer