EBAPS中电子倍增层增益特性测试系统的研究

发布时间：2023-05-31 01:35

　　随着数字微光技术的快速发展,电子轰击有源像素传感器(Electron Bombarded Active Pixel Sensor,EBAPS)以其高灵敏度、数字化、低噪声、低功耗和体积小等优势,成为最具前景的微光像素传感器,已成为国内外微光成像领域研究的热点。EBAPS的性能受电子倍增层增益特性的影响很大,但国内尚无有效的评价手段能够用于EBAPS中电子倍增层的测量,本文围绕着EBAPS中电子倍增层增益测试技术展开初步研究,对EBAPS中电子倍增层增益测试系统所需的脉冲电子源、前端电子学系统和后端数据采集系统进行研究。首先对EBAPS中电子倍增层的增益原理进行了分析,针对该增益特性,进行测试系统方案的设计。测试系统主要包括:真空系统、脉冲电子源、前端电子学和数据采集四个部分。脉冲电子源由灯丝、灯丝电源、栅极、加速高压电源、脉冲偏压电源组成,为测试系统提供稳定的脉冲电子束。前端电子学部分本文首先对分离式电荷灵敏放大电路进行理论分析和电路仿真。其次,对极零相消电路、高斯成型电路等信号调理电路进行了设计与仿真。在数据采集模块设计了具有峰值保持的FPGA后端数据采集系统,实现了对快速窄脉冲的数...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 微光像传感器的发展历程
        1.1.1 真空直视型像传感器的发展
        1.1.2 固体微光CCD/CMOS像传感器
        1.1.3 像增强CCD/CMOS
        1.1.4 电子轰击型APS/CCD像传感器
    1.2 本文研究背景
    1.3 论文的主要内容
第二章 EBAPS的工作原理及特性
    2.1 EBAPS的工作原理
    2.2 EBAPS增益特性分析
        2.2.1 电子散射过程
        2.2.2 入射电子的能量损失
        2.2.3 均匀掺杂下电荷收集效率的物理模型
    2.3 本章小结
第三章 EBAPS中电子倍增层中增益特性测试系统方案设计
    3.1 整体测试方案设计
    3.2 真空系统部分
    3.3 脉冲电子源部分
    3.4 本章小结
第四章 前端电子学设计
    4.1 前置放大电路
        4.1.1 前置电路分析
        4.1.2 运算放大器特性分析
        4.1.3 电荷灵敏放大电路设计
        4.1.4 噪声分析
        4.1.5 电路选型与实现
    4.2 极零相消电路
    4.3 滤波成型电路
    4.4 本章小结
第五章 数据采集模块设计
    5.1 峰值保持电路
        5.1.1 峰值保持器设计
        5.1.2 甄别电路
    5.2 模数转换电路
    5.3 电源设计
    5.4 FPGA软件设计
        5.4.1 软件总体设计
        5.4.2 峰值保持模块软件设计
        5.4.3 A/D转换控制模块
        5.4.4 FIFO缓存模块
        5.4.5 并转串模块
        5.4.6 串口通信模块
    5.5 本章小结
第六章 EBAPS中电子倍增层增益测试实验及分析
    6.1 电荷灵敏放大器性能测试
        6.1.1 电荷灵敏度测试
        6.1.2 非线性的测试
        6.1.3 上升时间测试
    6.2 脉冲电子源性能测试
    6.3 EBAPS电子倍增层增益实测
        6.3.1 实验方案
        6.3.2 实验步骤及结果
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3825426