LHAASO-WFCTA硅光电倍增管增益温度漂移精确补偿方法

发布时间：2021-01-20 22:29

　　大型高海拔空气簇射观测站（Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO）的广角切伦科夫望远镜阵列（Wide Field of View Cherenkov Telescope Array,WFCTA）采用新型的固态半导体探测器硅光电倍增管（silicon photomultiplier tube,SiPM）作为光敏探测器.由于SiPM的增益对温度较为敏感,为使SiPM增益在变温环境下保持稳定,本文研究出了SiPM增益温度漂移的精确补偿方法.该方法通过粗调和细调两个数字电位器的方式实现对低压差线性稳压器（low dropout regulator,LDO）输出偏压的调节,并根据刻度出的模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）监测值与真实偏压的关系,利用ADC的监测值进行反馈调节的方法实现偏压的精确调节,最终实现SiPM增益的精确补偿.通过使用以该方法实现的电路后,在相似温度变化范围内,SiPM的增益波动由补偿前的71.8%降低至0.8%.结果显示该方法能够实现对因温度引起的SiPM增益漂移的很好的补... 

【文章来源】：四川大学学报(自然科学版). 2020,57(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

32×32硅光电倍增管阵列的正面图

SiPM增益温度漂移精确补偿的逻辑框图

图3为实际电路的正面图. LDO芯片型号为LR8N8,数字电位器A为AD5280BRUZ50(8位,量程50 K),数字电位器B为AD5175BRMZ-10(10位,量程10 K),ADC为AD7606BSTZ(16位ADC,8个输入通道),FPGA为XC6SLX25-2FGG484I, CLB温度芯片为DS75LVS+. 其中LDO输入端提供80 V直流电源, 线性稳压电源(LT3012)与低噪声LHAASO-WFCTA数字电路电源模块[12]对80 V与5.2 V输入进行降压并作为FPGA等芯片的输入电源.对于SiPM工作温度的监测,WFCTA中SiPM背面附有温度芯片(lm94021),设计使用与偏压监测相同的ADC实现SiPM工作温度的监测,温度监测精度低于0.3 ℃.

【参考文献】：
期刊论文
[1]LHAASO-WFCTA多通道数据高速传输方案设计[J]. 黄九余,申丰兆,周荣,杨朝文.  核电子学与探测技术. 2016(12)
[2]LHAASO-WFCTA数字电路电源模块设计[J]. 张进文,周荣,张京隆,杨朝文.  核电子学与探测技术. 2015(09)
[3]硅光电倍增探测器温度特性分析与实验[J]. 戴泽,全林,程晓磊,张艳,王鲲鹏.  飞行器测控学报. 2015(03)
[4]硅光电倍增器件（SiPM）的自动增益校正[J]. 范鹏,许天鹏,王石,刘亚强,马天予.  核电子学与探测技术. 2013(01)
[5]硅光电探测器的发展与应用[J]. 黄敏敏,朱兴龙.  机械工程与自动化. 2011(06)

硕士论文
[1]PET探测器温度补偿系统的研究与设计[D]. 于兴明.成都理工大学 2017



本文编号：2989903