一种基于Si-APD的X射线单光子探测电路设计

发布时间：2017-12-08 02:05

  本文关键词：一种基于Si-APD的X射线单光子探测电路设计

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【摘要】：X射线单光子探测电路是将入射X射线单光子转换成电信号,进而测量入射光子到达时间和能谱特性的电路,是X射线脉冲星导航的关键技术之一。文章通过分析X射线脉冲星的辐射特性提出了一种基于硅-雪崩光电二极管(Si-APD)的探测电路,Si-APD探测器通过外置偏置高压对入射X射线单光子电离出来的电子进行雪崩放大,偏置电压随着温度的变化自动调节,保证Si-APD增益的稳定性。雪崩抑制电路的作用是对探测器进行复位以探测下一个X射线单光子,文章给出了雪崩抑制电路的工作原理和设计方法,并进一步讨论了在单光子探测应用条件下的前置放大电路和主放大电路设计,合理设计电荷灵敏前置放大器是实现电流电压转换、高增益、低噪声和高时间精度的关键技术,整形带通主放大器作为Si-APD的放大电路,设计合适的带宽和增益可以提高系统信噪比、稳定性、时间分辨率和能谱测量精度。该电路相比于正比计数器、硅漂移探测电路等,具有体积质量较小、可靠性高、造价低廉等优点,可实现高速、高信噪比的X射线单光子探测电路设计。
【作者单位】： 北京空间机电研究所;中国空间技术研究院;
【分类号】：V448.2
【正文快照】： 0引言面向X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based navigation,XPNAV)的单光子探测器是脉冲星导航的核心技术。X射线脉冲星是一种具有超高温、超高压、超高密度、超强磁场、超强电场和超强应力场等极端物理条件的天体,可发射周期性的X射线脉冲信号,其周期范围一般为1.6ms~8.5s,少

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