X射线探测器像素优先级读出电路的设计

发布时间：2024-02-06 23:57

　　应用于探测光子击中时间信息以及位置信息的高精度、高速度的X射线探测器如今已成为X射线探测领域的主流研究课题,然而,现今像素内部读出系统的方案还需改进,可用于及时、精确的显示像素击中时间信息以及位置信息的读出电路结构仍需要深入研究。本文对X射线探测器像素阵列读出电路相关关键电路进行了深入研究,围绕X射线探测器系统的需求,采用GSMC 0.13μm工艺设计用于X射线探测器的像素优先级读出电路及其版图,具有正常读出、屏蔽坏点以及脉冲测试三种工作模式,工作模式可以通过I2C通信接口写内部寄存器来配置像素内事件处理电路中的锁存器实现,搭建像素地址读出电路,对来自像素的击中信息进行存储和处理以便后续地址读出并在读出完毕后复位,像素地址读出电路由事件处理电路和优先级读出电路组成,采用树状分级结构搭建优先级读出电路,接收来自各个像素内事件处理电路的击中信息并输出对应的6位列击中地址,每个像素内含一个事件处理电路,一列40个像素配备一个优先级读出电路进行地址读出。为满足X射线探测器在地址读出同时输出脉冲时间信息和能量幅值的需要,采用快速或门结构对来自像素的脉冲时间信息进行整合,按击中顺序依次输出时间信息...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1监测时间阈值技术的像素阵列读出芯片[1]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-向更高层次的方向进步[6]5-12。因此，高读出速度、高空间分辨率、高稳定性和精确性的读出电路系统对于高能物理实验和空间物理探测等的发展都意义重大。1.2国内外研究现状近些年，国内对像素探测器及其内部读出系统研究的重视程度渐增，许多自主研发的探....

图1-2普遍采用的经典Rolling-shutter读出结构[26]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-该芯片采用列读出控制结构，整个芯片包含30×10个像素，由像素单元及其内部模拟电路和外围存储模块组成，通过监测时间阈值的变化来决定是否输出击中数据。该技术的像素阵列读出芯片是较早将探测能量信息实现于读出系统中的方案。但由于缺乏经验仍存在一些不足....

图1-3Topmetal-Ⅱ芯片整体结构[28]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-个像素单元，为降低噪声影响增加了电荷敏感放大器结构并对DAC结构进行了优化，像素单元尺寸更小，以此大大提高空间分辨率[27]。其芯片结构如图1-3所示，第二代芯片采用列读出的优先级逻辑控制模块，具有更高的读出速度和空间分辨率[28]。然而Top....

图1-4FPIX1芯片结构图[31]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-读出方案，由列末的EOC控制位于像素单元内部的检测器进行数据输出，FPIX1作为FPIX系列第一款芯片，在读出方式和数据处理方面均采用传统读出芯片架构，但数据压缩能力有限，读出速度仍待提高[31,32]。FPIX2是该系列的第二款芯片，该芯片为....

本文编号：3896413