一、小尺寸电荷灵敏前置放大器（论文文献综述）
刘志强[1]（2021）在《碳化硅探测器前端放大电路设计》文中认为随着原子核物理与高能粒子物理学研究的不断深入,空间环境探测得到了快速的发展。空间环境十分复杂,其中充斥着大量的复杂混合粒子,传统的核辐射探测器无法满足在恶劣环境下的长时间探测。碳化硅（SiC）材料作为近些年发展起来的第三代化合物半导体材料具有禁带宽度大、热导率高、热稳定性强和临界位移能大等优异性能,使其制备的辐射探测器具有体积小、耗能低、耐高温和抗强辐射的优点。本文针对空间粒子辐射探测,基于碳化硅探测器的时间测量系统和能谱测量系统设计了三种类型的放大器。1、根据碳化硅探测器时间测量系统的要求,设计了快前置放大器。该快前置放大器由两级级联的射频放大芯片和LC低通滤波电路构成,为了对比实测效果,采用两种方案设计了两种快前置放大器。采用ADS（Advanced Design System）仿真软件对两种快前置放大器进行仿真与优化,通过矢量网络分析仪NA7682C对两种快前置放大器进行了调试与测量,测量结果表明两种快前置放大器在1M-2GHz内匹配良好,增益平坦,线性动态范围广。最后与JW-SCN5肖特基型碳化硅探测器进行实际联调,使用241Am-Be中子源进行辐照测试,测试结果表明两种快前置放大器的输出信号上升时间都小于1ns。2、根据碳化硅探测器的能谱测量系统的要求,设计了电荷灵敏前置放大器和主放大器。电荷灵敏前置放大器由集成运算放大器构成,通过合理的参数设计,实现了较小的噪声与较大的电荷变换增益;根据最优化滤波器实现原理,采用极零相消电路和滤波成形电路完成了主放大器的设计。搭建电荷灵敏前放与主放测试平台,通过实际测试表明,电荷灵敏前放与主放系统在动态范围4f C-4p C内的电荷变换增益约为1.25×1012V/C,系统的等效电荷噪声为2.069×10-15C,同样与碳化硅探测器进行实际联调,结果表明系统在241Am-Be中子源辐照下成形效果良好。
汪慎[2]（2020）在《VLAST硅微条径迹探测器模块原型设计及参数化模拟研究》文中提出宇宙的天文学观测结果表明,除了可见物质,暗物质和暗能量占据了宇宙成分的大部分。关于暗物质粒子的研究,有可能在物理学领域产生革命性的突破。2015年我国发射的暗物质粒子探测卫星“悟空号”,首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在0.9TeV处的变软,并且在约1.4TeV处能谱呈现出具有精细结构的迹象,但仍待进一步确认。由于探测器尺寸和结构的限制,“悟空号”的伽马射线探测能力比较弱,而伽马射线在暗物质间接探测方面发挥着重要的作用。因此,我国科学家提出了研制一款高性能的高能伽马射线、宇宙射线探测器——甚大面积伽马空间望远镜VLAST,其在继承“悟空号”优异的能量分辨和粒子鉴别本领的基础上,强化探测器的伽马射线探测能力,期望在伽马射线线谱或其他暗物质特征谱型的探测方面取得突破性进展,并在GeV-TeV伽马射线天文理论研究方面取得重要成果。在原型设计阶段,VLAST包括四个子探测器,分别是大面积、高分辨率的硅径迹探测器;精确测量带电粒子能量的锗酸铋晶体量能器;中子探测器和包裹着以上三个子探测器的反符合探测器。其中由大面积硅微条单元组成的硅径迹探测器可以对入射的带电粒子和高能伽马射线进行高精度的径迹测量。本论文主要工作包括两个部分:1.完成了 VLAST硅微条探测器原型模块的封装制作和数据获取系统的开发,并对所研制的探测器原型模块进行了初步的电子学测试。2.基于硅微条探测器的参数化模型,模拟了单层硅微条探测器的不同结构和电子学参数对探测器位置分辨的影响。然后在VLAST硅微条探测器模块原型的基础上,构建了 VLAST多层硅微条探测器系统,并对其角分辨能力进行了模拟。论文第一章介绍了暗物质粒子探测等空间天文研究的前沿问题和高能天体物理领域的一些实验设施,然后对VLAST探测器的进行了简单说明,第二章介绍了粒子探测的基本原理和一些常见的径迹探测器类型,然后举例说明了硅径迹探测器在空间粒子探测实验中的应用。第三章介绍了硅微条探测器中信号的产生机制与分析方法。论文第四章展示了 VLAST硅径迹探测器模块的研制方法和测试结果。在模块的研制方面,包括探测器的封装与前端电子学的设计、探测器数据获取系统的研制和上位机控制软件的开发。探测器模块的电子学测试部分包括探测器动态范围内的线性表现、通道间串扰的测量以及探测器通道的基线和噪声。测试结果表明本论文研制的VLAST硅径迹探测器模块可以实现348条探测器通道低噪声读出,当负载为一块探测器单元时,平均电子学噪声约为725e-,在电荷测量芯片的输入动态范围0-200fC内,系统的线性表现优于3%。论文第五章基于Allpix2仿真软件,对VLAST硅径迹探测器模块的位置分辨进行了模拟仿真,分析了硅微条探测器的电荷分配特性,探究了硅微条探测器的条带间距、信噪比、中间条带数目、粒子入射角度和二进制触发读出等不同特性参数对探测器位置分辨能力的影响。分析结果表明,在读出电子学间距一定时,隔条读出的方式对探测器的位置分辨有较大的提升。论文第六章建立了包括多层钨板在内的18大层的VLAST硅径迹探测器原型系统,结合第五章的参数化仿真模型,模拟了多层硅微条探测器的角分辨能力与入射伽马射线的能量和角度的关系,模拟结果表明对于垂直入射的50GeV伽马射线的径迹重建,VLAST硅径迹探测器原型系统的角分辨优于0.1度。
杨寿南[3]（2020）在《高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制》文中指出航空伽马能谱测量技术作为地球物理勘探的重要方法,在矿产资源勘察、区域环境辐射评价、突发核事件应急等领域发挥着重要作用。当前,国内外的航空伽马能谱仪主要采用大体积碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器,以直接能谱读出方式实现伽马能谱测量,该测量方法具有高效、简单、成本低的优点。但由于NaI（Tl）晶体的固有能量分辨率较低、探测下限较高、单条晶体的对地探测效率有限,因此无法适用于对测量精度和探测灵敏度有较高要求的应用场合。针对该情况,本文开展了基于高分辨率阵列探测器的伽马能谱测量技术研究,对高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器的设计方法、粒子模式多参数核脉冲信号处理技术及其实现方法进行研究,完成了高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪的研制。主要研究内容与取得的研究成果如下:1、地-空界面上天然伽马射线的能量主要集中在30keV-3MeV之间,其中小于1MeV伽马射线能量注量率占总能注量的85%。当地表介质厚度达到50cm时,地-空界面上天然伽马能谱便达到“谱平衡”状态,空中伽马射线注量率随着距离地表高度的增加而减少。从航空伽马能谱测量对地探测灵敏度入手,建立了航空伽马能谱测量系统对地最低可探测活度（MDA）与探测器能量分辨率、探测器体积和飞行高度等参数之间的数学表达式。在此基础上,提出并研制了新型航空伽马能谱探头的设计,该探头采用高能量分辨率溴化铈（CeBr3）和溴化镧（LaBr3）闪烁计数器组成8×8阵列探测器,与同体积的碘化钠（NaI（Tl））闪烁计数器相比较,航空伽马能谱仪的能量分辨率从8%提高到4%@662keV,探测效率提高了263.39%（1.33Me V）。探头机械结构采用碳纤维外壳,内部充填特氟龙材料,在保证探头机械强度和耐热性的特性下,降低探头材料对伽马射线的吸收,提高测量系统灵敏度。2、针对阵列探测器输出核脉冲信号的时间同步性和幅度一致性采集与处理难题,提出粒子模式多参数核脉冲处理技术,研制了64通道多参数伽马能谱采集器。将阵列探测器输出的核脉冲信号进行时间、位置（探测器ID）、幅度和强度（脉冲数）等多参数标记,以每一个伽马光子与探测器作用的核事件（粒子）作为核脉冲处理器的数据包,输出到上位机进行能谱合成与数据处理,形成能谱仪所需的合成能谱、反符合能谱、反康增峰能谱、本底能谱、时间谱等。采用恒比定时电路实现核脉冲信号的时间提取,实测使用溴化铈探测器时,信号过零点到定时时刻时间差的最大概率出现在280.8ns,此时时间抖动的均方根值（RMS）为1.6ns;对每一个粒子入射的探测器添加ID标记,并将该ID信息添加到粒子包当中,从而实现位置信息测量;核脉冲幅度提取是分两步实现的,第一步是采用80MSPS采样率、16位ADC将核脉冲信号数字化;第二步是采用对称零面积梯形成形数字算法实现幅度提取;以内置镅-241豁免源放出的59.56keV伽马射线为内标实现仪器谱自动稳谱,保证伽射线能量提取（核脉冲幅度）的一致性和稳定性。实测64通道采集器模拟带宽可以达到100MHz,脉冲通过率可达500kcps,最大数据传输速率可以达到360MB/s,微分非线性≤1.0%。使用该采集器对Φ50mm×50mm的溴化铈闪烁计数器进行能谱响应测试,能量分辨率约为4.2%@662keV;在0℃到50℃范围内@662keV能量处谱漂小于±1道（@2048道）。3、基于粒子模式多参数核脉冲处理器对核脉冲的多参数标记能力,提出了反康增峰技术,对任一探测器中发生康普顿散射作用所逃逸出的一次散射光子或多次散射光子在次探测器中产生的核脉冲幅度（即散射光子能量）,重新叠加到该探测器的反冲电子沉积谱上,作为入射伽马光子的全能峰计数贡献,该技术有效减少航空伽马能谱仪器谱的低能散射本底,同时有效地提高全能峰的计数和峰背比,有利于提高航空伽马能谱测量对地的探测灵敏度。4、开发了粒子模式多参数核脉冲处理技术的阵列航空伽马能谱测量软件。该软件采用Visual C++语言编程实现硬件设备控制与接口功能,采用WinC#.NET语言实现界面编程,采用Sqlite实现数据处理层,该软件具有粒子数据收录、能谱/时间谱显示、符合/反符合测量、反康增峰、谱数据处理等功能。5、搭建了由1条1升碘化钠（NaI）晶体、1条2升碘化钠（NaI）晶体和2个1.5英寸溴化铈（CeBr3）晶体组成的4通道航空伽马能谱测量系统,采用F-120型无人机飞行平台,在中国某省铀矿远景区开展了220km2的航空伽马能谱测量。无人机飞行平均雷达高度为80m,飞行速度为10m/s,能谱采样时间为3s。在两条晶体碘化钠闪烁计数器的合成谱和两条溴化铈闪烁计数器的合成谱上分别设置铀（1.66-1.86MeV）、钍（2.41-2.81MeV）、钾（1.37-1.57MeV）和全谱计数等四个能窗,共获能窗数据共计2622组（含坐标、GPS高度和雷达高度数据）。在碘化钠和溴化铈闪烁计数器的总道能窗的等值线图上,均出现了明显的高值浓集中心和偏高场,而且溴化铈（CeBr3）相较于碘化钠（NaI）具有更加精细的偏高场分布。
肖鲁宁[4]（2020）在《用于空间等离子体就位探测的多路电荷灵敏前放系统设计》文中研究表明空间等离子体几乎充满了整个日地空间,它是空间物理和空间天气探测和研究的重要对象,同时又是造成航天器表面充放电的因素。因此对空间等离子体参数进行探测对于空间科学和航天工程都有重要的意义。空间等离子体就位探测仪器多使用微通道板对被测离子或电子进行放大,其输出的电荷脉冲信号较微弱,难以被普通电子学电路直接测量,必须通过低噪声的电荷灵敏放大电路进行预处理。传统的电荷灵敏前置放大器为单通道,在多通道探测时需使用多个独立的芯片,从而大大增加电路的尺寸;还需要通过外接电路元件进行阈值参数调节,无法完成仪器在轨运行时的阈值电压调整。随着空间等离子体特性研究的深入,对电荷灵敏前放电路提出了越来越高的技术要求。基于以上现状,电荷灵敏放大器的小型化、多路集成化、数字接口灵活配置成为其设计的新需求。本文首先对空间等离子体就位探测系统以及电荷灵敏前放电路的原理进行了研究与分析。基于上述电荷灵敏前放电路的实际需求,设计了一种应用于空间等离子体就位探测系统的多路电荷灵敏前放电路系统。该电荷灵敏前放系统由8路相互独立的通道构成,单通道包含了电荷灵敏前置放大器、滤波成形放大电路、脉冲幅度甄别电路、DA转换模块。通过对高性能芯片的选型与PCB版图的合理设计,获得了良好的噪声特性与较小的电路尺寸;通过电路参数的合理设计,实现了较大的输入动态范围和较高的电荷灵敏度;另外通过DA转换器与甄别电路的配合,实现了前放系统的数字接口控制,从而能够对在轨探测仪器的阈值电压进行灵活调整。经过实际测试,本电路的最高工作频率为10MHz,在满足5f C～1.6p C输入动态范围的前提下,电荷转换增益同时能够达到约1.2×1012V/C。在10MHz下的总输出电压噪声为,输入端等效噪声均方根值为,输入等效电荷噪声为7.48×10-18Coulombs RMS,具有极佳的噪声特性。此外,电路输出信号的上升前沿约为10ns～15ns,输出脉冲的电压范围大约在0～2V,单通道最小功耗为47m W,具有较高的性能指标。相较于传统的电荷灵敏前放芯片,本电荷灵敏前放系统具有多通道、小尺寸、低噪声、数字接口灵活配置的优势,有助于实现空间空间等离子体就位探测仪器高角度分辨率、阈值参数在轨调节以及电子学设计的小型化。该电路系统也可以应用于其它需要电荷灵敏放大的仪器设备,具有较高的实际应用价值。下一步将开展该系统的空间环境适应性（总剂量、单粒子等）设计和评估,为实现在轨应用提供设计输入。
王征[5]（2020）在《多层阵列式CZT探测器电子学读出系统设计》文中研究表明随着社会的发展及科技的不断进步,人类对太空的探索越来越全面。近年来各种新技术、新方法、新器械逐步在空间辐照环境的探测中得到应用。我国在空间探测领域虽起步晚于传统发达国家,但也取得了长足的进步,特别是近年来的载人航天工程、北斗导航工程等均取得了非凡的成就。为满足对空间辐射环境的实时在轨监测目标,本课题目的是研制一套复合型探测器谱仪,实现空间粒子的鉴别、能谱、通量和角度等的多参数测量。依托课题目标,本论文主要完成基于CZT（CdZnTe,碲锌镉）新型高粒度量能器的多通道读出电子学系统的研制工作。课题来源于北京卫星环境工程研究所委托项目,本论文研究的目标是研制一套3层2×2阵列CZT新型高粒度量能器系统的原理测试样机。同时也用于探索国产化CZT探测器在空间高能粒子能量探测领域应用,因此本课题中探测器使用的是由陕西迪泰克技术有限公司国产化生产的尺寸为10mm×10mm×1mm的CZT探测器。论文具体研究内容是搭建探测器前端探头、研制前置放大读出模块、研制12路数据采集板卡及上位机采集控制软件。在前端探头及读出电子学研制过程中充分考虑了空间探测器的尺寸小、重量轻、低功耗等探测条件。为此设计一个外围尺寸为15cm×5cm×7cm的铝合金框架结构,并在框架中设计了特殊几何结构用于支撑探测器及前端电子学模块。根据探头几何结构研制尺寸为3.8cm×4.2cm的前置放大模块,该放大模块集成了两路探测器的电子学读出通道及偏置电压输入接口。每个读出通道均包括电荷灵敏前置放大电路和主放成形电路。12路数据采集板卡主要基于高速ADC（Analog to Digital Conventor）和逻辑资源丰富的FPGA（Filed Programble Gate Array）器件进行研制。该12路数据采集板卡主要完成多道分析仪的功能,实现对12路探测器信号数据的采集和传输。基于美国NI（National Instrument）公司的上位机软件集成开发环境LabWindows/CVI实现12路数据采集软件的开发,通过上位机软件控制探测器采集系统的启停、设置阈值、数据处理及能谱显示等操作。论文最终完成了两个前端模块及12路采集系统的研制工作,配合本课题使用的国产CZT探测器最终测得4路241Am伽马（γ）谱的能量分辨率分别为10.43%、11.61%、10.99%和10.33%,能量分辨率的差异主要由读出电子学噪声和探测器漏电流的差异导致。测试的4路采集系统积分非线性均小于0.5%,单路最高计数率可达39.928K cps。
牛徳芳[6]（2020）在《基于位置灵敏探测器的电子学系统的研制》文中进行了进一步梳理在空间探测和中子打靶实验中都需要探测带电粒子的入射位置信息和能量信息,根据位置灵敏探测器的特性,本文研制了位置灵敏硅探测器的电子学读出系统,对探测器的位置分辨和能量分辨能力进行了初步测试,并采用蒙特卡罗方法模拟了探测器厚度、面积和入射电子能量、角度四个因素对位置灵敏探测器位置分辨的影响。主要内容包括:位置灵敏探测器的结构及原理、前置放大电路的设计、电路仿真、PCB电路板设计与测试、采集系统的调试、探测器位置性能测试,仿真模拟了探测器厚度、探测器面积、带电粒子入射能量、入射角度对探测器位置分辨的影响。探测器的电子学读出系统即放大电路系统和采集系统是决定探测器探测结果好坏的重要影响因素,在对探测器小信号放大和信号采集方面具有重要作用。本文设计的探测器电子学读出系统初步满足实验需求。经过测试,通过电子学读出系统可以成功读出241Am发散出的α粒子击打在位置灵敏探测器上产生的电信号,并且初步测得探测器在x轴和y轴的位置分辨有效率分别约为83%和76%,能量分辨率约为4.5%。采用FLUKA模拟软件,以电子为研究对象,分析了电子入射能量、方向和探测器的厚度、灵敏面积等因素对位置灵敏硅探测器位置分辨的影响。仿真结果显示:随着入射电子能量的增加,探测器的位置分辨率先变差后逐渐变好;当电子能量全部被探测器吸收时,不同厚度的探测器位置分辨能力基本一致,探测器不能完全吸收电子能量时,厚度较大的探测器位置分辨相对较差;当探测器的面积有限,电子从探测器的侧面逃逸时,探测器对电子的探测位置会在集中在入射点和逃逸侧面之间,影响位置分辨能力;电子入射角度（045°）入射1mm厚度探测器时,探测到的电子入射位置会沿着入射方向发生偏移,从而降低了探测器的位置分辨能力。
范亚明[7]（2019）在《硅酸钇镥和碲锌镉两种PET探测器前端电子学系统设计与测试》文中认为正电子发射型计算机断层显像技术（Positron Emission Tomography,PET）,是一种利用正电子湮灭原理显现活体生物微观分子代谢、受体活动及神经介质传递等生物代谢活动的新型影像技术。PET具有高灵敏度、强特异性、可全身显像、高安全性能等优势,现已广泛应用于多种疾病诊断、病情判断分析、药物治疗效果评价、脏器代谢功能研究和新药研发等多个医疗、生物、药学等研究领域中。PET的成像质量受探测器性能、探测器位置摆放、探测器数量、图像重建算法等一系列因素的影响。探测器性能直接决定了PET整机系统的性能,因此,探测器的研究是PET整机系统开发中至关重要的一个环节。本文设计并测试了两套PET探测器前端电子学系统:硅酸钇镥（LYSO）闪烁体探测器和碲锌镉（CZT）半导体探测器。LYSO探测器基于LYSO晶体与PSPMT耦合,包括三个部分:12×12的LYSO晶体阵列（像素为1.6×1.6×10mm3）、日本滨松R8900型位置灵敏光电倍增管以及自主设计的前置放大器组件。基于PXI8501同步采集卡编写了一套LabVIEW单探头四路信号数据采集处理程序和双探头符合数据处理程序。获取了12×12像素阵列LYSO探测器的本底二维位置图,并测得本底位置区分度FWHM可达0.21mm。进一步利用22Na标准源测试了LYSO探测器的单像素平均能量分辨率为20.6%和其平均位置区分度FWHM为0.54mm。基于0.6×0.6×10mm3 CZT晶体、PC250和MA-01C电荷灵敏前置放大电路以及滤波放大电路设计了一套CZT像素型探测器,并用22Na进行了测试,获取了单像素的能谱图。本文成功设计了一套12×12阵列型LYSO闪烁体位置探测器和一套8×8阵列的CZT像素型半导体探测器。这两种探测器将被用于本课题组的MINI-PET中,为后期实验打下基础。
卿松[8]（2019）在《内嵌自动稳谱的PMT-BASE数字化能谱仪研制》文中研究表明在核辐射测量中,能谱测量是其中最重要的组成部分之一。通过能谱测量分析可以直接或间接的获取被测量物质的几何结构、组成元素的种类等重要信息。核辐射测量技术因其具有灵敏度高、破坏性低和准确度高等优势,在工业、农业、安全领域、辐射防护、环境监测等方面得到了广泛的应用。闪烁体探测器研制技术成熟,可选种类多,价格便宜,因此成为了使用最为广泛的核辐射探测器之一。闪烁体和光电倍增管组成的核辐射测量系统在γ射线测量系统中占有极大的比例,但该测量系统温度效应明显,长时间测量易造成测量过程中谱线的漂移,从而导致谱线的解析困难和强度测量的误差。谱仪稳谱功能可降低温度变化对谱漂的影响。本文从硬件和软件两个方面着手完成了一个内嵌自动稳谱的PMT-BASE一体化数字能谱仪。在硬件设计方面研制出了RC自放电与复位放电结合的混合电荷灵敏前置放大器,设计并实现了低噪声多道脉冲幅度分析器的模拟和数字电路。能谱仪与上位机的通信使用POE硬件标准,仅使用一条网线就可以同时完成供电与数据通信,减少了线缆使用数量,提高了易用性。在稳谱方面,本文设计的能谱仪使用241Am低能γ射线做参考,使用16-bit高速ADC配以高精度谱仪模拟电路来测量241Am低能γ射线。嵌入式软件使用面积比寻峰算法进行动态峰位校正。最后通过实验测试了能谱仪的高压线性度达到0.99997,能量响应线性度达到0.999999,积分非线性为0.08%,微分非线性为0.33%。还使用NaI（Tl）和LaBr3（Ce）闪烁体配合该谱仪分别测得662keVγ射线能量分辨率为6.77%和2.88%。又使用NaI（Tl）闪烁体测得59.5keVγ射线能量分辨率为12.84%。开启自动稳谱后在0℃至50℃的变温条件下对662keVγ射线进行测量,峰位始终保持在其平均峰位±2道内,谱漂得到明显改善。
周本杰[9]（2019）在《基于CdZnTe像素阵列辐射探测器的信号读出电路研究》文中提出作为Ⅱ-Ⅵ化合物半导体材料的典型代表,CdZnTe晶体由于其高电阻率、高原子序数以及室温下优异的能量分辨率性能,在核辐射能谱检测和成像探测领域引起了国内外研究机构广泛的关注,被广泛应用于核物理诊断、核医学成像、天体物理等相关研究领域。首先,本文分析并总结了目前国内外CdZnTe探测器的研究现状,并对CdZnTe像素阵列探测器的工作原理和探测系统进行了简单的介绍,引出了探测器信号读出电子学系统,确定了本文的主要研究工作。其次,对探测系统前端电子学电路的信号特点展开研究。由于探测器输出瞬时微弱脉冲电信号,时间极短,因此本文对前置放大器的基本原理进行了介绍。结合实际CdZnTe探测器输出信号的特点,设计并制备了适用于面元像素CdZnTe探测器的电荷灵敏前置放大电路,该放大器对于传统电荷灵敏前置放大器灵敏度更高,同时在不改变反馈电阻和反馈电容的情况下可以改变输出信号的衰减时间常数。通过搭建实验平台,分析得出所设计的电荷灵敏前置放大器输出信号上升时间约为10ns,下降时间约为150μs。通过与A250和142A两款电荷灵敏前置放大器对比分析得出,本文所设计的电荷灵敏前置放大器有一定的应用前景。然后,根据前置放大器输出信号特点,提出了整形放大电路,对信号进行线性放大和整形。对滤波整形放大电路原理充分了解的基础上,本文采用了高宽带高速运算放大器LMH6628,采用zero-pole电路、直流偏置校正电路和2级Sallen-Key有源滤波器和驱动电路完成了对滤波整形放大电路的设计。最后,基于仿核精密脉冲源,搭建实验平台完成了电荷灵敏前置放大器和两级准高斯滤波整形放大电路实验验证工作。设计并制备的电路的输出脉冲波形与仿真结果一致,满足了高分辨率能谱测量系统的要求。最后通过Cs137放射源照射CdZnTe晶体,测试了CdZnTe探测器的能量分辨率及峰值效率,各像素能量分辨率主要分布在6.25%7.5%,探测器系统中所有像素的峰值效率主要分布在65%72.5%之间,且主要集中在67.5%左右。
于莉[10]（2018）在《位置灵敏中子探测实验中的大规模信号读出方法研究》文中研究指明近些年来,随着中子源的发展,计算机和实验技术的进步,中子散射技术也得到了进一步的发展。作为一种重要的研究手段,它已经在物理、化学等基础科研领域,地矿、能源、环境、材料、生物、等诸多民生领域得到了广泛应用,除此之外,还在磁结构、动力学特性研究方面发挥着不可替代的作用。中子散射谱仪作为用于中子散射实验的装置,为达到不同的实验目的,所采用中子散射谱仪的形式也有所区别,但各款中子散射谱仪均由准直器、中子导管、中子位置灵敏探测器、读出电子学系统等部件构成。为了适应未来中子源中子通量的进一步提高,对其中的中子位置灵敏探测器提出了新的要求,要求新一代的探测器具有高事例率,高探测效率,灵敏面积大,n/γ抑制比好,高位置分辨率等特性。对读出电子学来说,大尺寸结合高位置分辨的需求,将使读出通道数大量增加,为了满足、解决这样大规模信号读出的需求和困难,本课题提出了基于开关阵列的扫描式重心法。论文的主要内容是对基于开关阵列的扫描式重心法进行研究。基于重心法实现的传统电路架构,探测器每个通道都要配备一套读出电路（包括一套前端模拟调理电路和一个ADC通道）,对于大规模信号读出来说,电子学系统将过于复杂,而基于开关阵列的扫描式重心读出法,在传统读出电路的基础上,加入开关阵列,实现了单个ADC通道的多路复用,大大减少了 ADC的使用,达到了降低读出系统设计难度及成本的效果。并首先以涂硼MWPC探测器为例,对信号进行仿真、建模,设计了一套相应的读出电子学。同时考虑到MWPC、GEM、MCP等类型的探测器均基于感应条或感应丝将信号引出,具有相似的波形特征,所以可以将该方法和思路拓展到其它同类型探测器读出方法的研究中。其中的开关阵列更是基于硬件逻辑实现实时切换,利用FPGA对开关阵列做时序控制,使其高速切换,减少对探测器所有感应信号扫描读出的时间,以提高读出系统单位时间内处理事例个数的能力。同时,可以通过逻辑改变开关的切换频率,使读出系统可以适用于多种事例率的场合。
二、小尺寸电荷灵敏前置放大器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、小尺寸电荷灵敏前置放大器（论文提纲范文）
（1）碳化硅探测器前端放大电路设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究课题的背景与意义 |
| 1.1.1 研究课题的背景 |
| 1.1.2 研究课题的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 碳化硅探测器 |
| 1.2.2 前端放大电路 |
| 1.3 本文主要研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文章节安排 |
| 第二章 碳化硅探测器及其辐射探测系统 |
| 2.1 碳化硅探测器简介 |
| 2.1.1 碳化硅探测器的常用结构 |
| 2.1.2 辐射与碳化硅探测器的相互作用 |
| 2.1.3 碳化硅探测器的输出信号特征 |
| 2.2 碳化硅探测器辐射探测系统 |
| 2.2.1 时间测量系统 |
| 2.2.2 能谱测量系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 时间测量系统中快前置放大器设计 |
| 3.1 快前置放大器设计理论 |
| 3.2 快前置放大器的性能参数 |
| 3.2.1 带宽与增益 |
| 3.2.2 噪声系数 |
| 3.2.3 端口驻波比 |
| 3.2.4 1dB压缩点 |
| 3.2.5 稳定性 |
| 3.3 快前置放大器设计与仿真 |
| 3.3.1 原理图设计 |
| 3.3.2 ADS仿真 |
| 3.4 快前置放大器的硬件实现 |
| 3.5 快前置放大器的测试 |
| 3.5.1 S参数 |
| 3.5.2 线性度 |
| 3.5.3 时间性能 |
| 3.5.4 辐照响应 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 能谱测量系统中电荷灵敏前放与主放设计 |
| 4.1 电荷灵敏前置放大器的原理与主要性能 |
| 4.1.1 基本原理 |
| 4.1.2 主要性能参数 |
| 4.2 电荷灵敏前置放大器设计 |
| 4.2.1 原理图设计 |
| 4.2.2 Multisim仿真 |
| 4.2.3 噪声估算 |
| 4.3 主放大器中的滤波成形 |
| 4.3.1 最优化滤波器原理 |
| 4.3.2 极零相消电路 |
| 4.3.3 无源滤波成形电路 |
| 4.3.4 有源滤波成形电路 |
| 4.4 主放大器设计 |
| 4.4.1 原理图设计 |
| 4.4.2 Multisim仿真 |
| 4.5 电荷灵敏前放与主放的实现与测试 |
| 4.5.1 电荷灵敏前放与主放的实现 |
| 4.5.2 电荷灵敏前放与主放的性能测试 |
| 4.5.3 电荷灵敏前放与主放的辐照测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（2）VLAST硅微条径迹探测器模块原型设计及参数化模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 背景 |
| 1.1 暗物质与空间高能粒子探测 |
| 1.1.1 暗物质粒子探测 |
| 1.1.2 伽马射线与高能时域天文 |
| 1.1.3 宇宙线 |
| 1.2 高能粒子探测器 |
| 1.3 甚大面积伽马空间望远镜VLAST |
| 第2章 粒子探测原理与高能物理中的径迹探测器 |
| 2.1 粒子探测的原理 |
| 2.1.1 粒子与辐射 |
| 2.1.2 粒子的探测机制 |
| 2.2 Micromegas探测器 |
| 2.3 闪烁光纤径迹探测器 |
| 2.4 硅微条探测器 |
| 2.4.1 应用在粒子探测领域的 半导体材料 |
| 2.4.2 半导体硅探测器的工作原理 |
| 2.4.3 硅微条探测器的关键技术 |
| 2.5 硅径迹探测器在空间粒子探测中的应用 |
| 2.5.1 Fermi-LAT |
| 2.5.2 AMS-02 |
| 2.5.3 DAMPE |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 硅微条探测器中信号的产生机制和分析方法 |
| 3.1 信号的形成与传输 |
| 3.1.1 硅微条探测器中的能量沉积 |
| 3.1.2 载流子的漂移与扩散 |
| 3.1.3 Ramo定理与权重场 |
| 3.2 噪声分析 |
| 3.2.1 共模噪声 |
| 3.3 位置分辨 |
| 3.4 读出电子学 |
| 3.4.1 电荷灵敏放大器 |
| 3.4.2 脉冲成形 |
| 3.4.3 信号的数字化处理 |
| 第4章 VLAST硅径迹探测器模块研制与测试 |
| 4.1 硅径迹探测器模块研制技术路线 |
| 4.2 探测器前端 |
| 4.2.1 硅微条探测器 |
| 4.2.2 探测器封装 |
| 4.2.3 电荷灵敏放大器芯片IDE1140 |
| 4.2.4 关键电路设计 |
| 4.3 数据获取系统 |
| 4.3.1 电路设计 |
| 4.3.2 FPGA固件逻辑与DAQ工作时序 |
| 4.3.3 CVI上位机控制软件 |
| 4.3.4 USB数据传输 |
| 4.4 硅微条探测器参数表征 |
| 4.4.1 测试平台 |
| 4.4.2 电容-电压曲线 |
| 4.4.3 电流-电压曲线 |
| 4.4.4 探测器通道耦合电容 |
| 4.5 探测器原型系统电子学测试 |
| 4.5.1 达峰时间测量 |
| 4.5.2 系统的增益与探测器通道的线性刻度 |
| 4.5.3 通道间的串扰 |
| 4.5.4 电子学基线与RMS噪声 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 VLAST硅微条探测器模块仿真 |
| 5.1 探测器仿真的必要性与可行性 |
| 5.2 仿真所需的软件工具 |
| 5.2.1 硅探测器仿真工具Allpix~2 |
| 5.2.2 电场仿真软件Silvaco atlas |
| 5.3 探测器的电荷分配模型 |
| 5.3.1 条带连续读出 |
| 5.3.2 添加一组中间条带 |
| 5.3.3 添加三组中间条带 |
| 5.3.4 晶体缺陷对电荷收集的影响 |
| 5.4 探测器位置分辨仿真 |
| 5.4.1 蒙特卡罗仿真参数设置 |
| 5.4.2 电荷共享效应 |
| 5.4.3 条带间距对位置分辨的影响 |
| 5.4.4 信噪比对位置分辨的影响 |
| 5.4.5 中间条带数目对位置分辨的影响 |
| 5.4.6 粒子入射角度对位置分辨的影响 |
| 5.4.7 二进制读出 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 VLAST硅径迹探测器系统仿真 |
| 6.1 探测器模型的建立 |
| 6.2 探测器的角分辨能力 |
| 6.2.1 径迹重建算法 |
| 6.2.2 角分辨与入射粒子能量的关系 |
| 6.2.3 角分辨与入射粒子角度的关系 |
| 6.2.4 钨板厚度分布对探测器角分辨的影响 |
| 6.3 分析与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 论文中涉及的重要公式、定理、算法和代码 |
| A.1 Ramo定理 |
| A.2 VLAST模块仿真代码示例 |
| A.3 Silvaco Atlas电场仿真算法 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（3）高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航空伽马能谱仪研究路径与现状 |
| 1.2.2 航空伽马能谱仪电子线路单元研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.4 主要研究成果与创新点 |
| 第2章 高能量分辨率阵列航空伽马能谱探测器设计 |
| 2.1 阵列航空伽马能谱探测器设计依据 |
| 2.1.1 地-空界面伽马能谱分布 |
| 2.1.2 辐射体上空伽马射线注量率 |
| 2.1.3 高能量分辨率伽马射线探测器性能分析 |
| 2.1.4 航空伽马能谱测量最低可探测活度 |
| 2.2 阵列航空伽马能谱探测器设计与实现 |
| 2.2.1 溴化铈晶体生长、封装 |
| 2.2.2 光电倍增管的选型 |
| 2.2.3 高压电源设计 |
| 2.2.4 前置读出电路设计 |
| 2.3 闪烁计数器性能测试 |
| 2.3.1 震动测试 |
| 2.3.2 电磁兼容性测试 |
| 2.3.3 高低温测试 |
| 2.3.4 溴化铈/溴化镧闪烁计数器能量分辨率测试 |
| 2.4 基于阵列探测器的航空伽马能谱探头设计 |
| 2.4.1 混合谱合成技术 |
| 2.4.2 探测器阵列的几何结构设计 |
| 2.4.3 伽马能谱探头机械结构设计 |
| 第3章 多参数核脉冲信号处理技术研究 |
| 3.1 粒子模式多参数核脉冲处理技术 |
| 3.2 脉冲信号时间信息提取技术 |
| 3.2.1 高精度时间信息提取理论原理 |
| 3.2.2 高精度时间提取电路设计 |
| 3.2.3 高精度时间提取电路性能测试 |
| 3.2.4 数字时间提取算法设计 |
| 3.3 高精度数字脉冲幅度提取技术 |
| 3.3.1 数字极零相消器 |
| 3.3.2 数字滤波成形器 |
| 第4章 64通道多参数伽马能谱采集技术与实现 |
| 4.1 64通道DMCA阵列设计 |
| 4.1.1 DMCA电路设计 |
| 4.1.2 DMCA算法实现 |
| 4.2 主控制器设计 |
| 4.2.1 FPGA与 ARM控制器电路设计 |
| 4.2.2 时钟同步与触发电路设计 |
| 4.2.3 高速通信电路设计 |
| 4.3 电源转换电路设计 |
| 4.4 反康增峰技术 |
| 4.4.1 反康增峰原理及实现 |
| 4.4.2 反康增峰测试结果 |
| 4.5 ~(241)Am源低能伽马射线稳谱技术 |
| 4.6 多通道伽马能谱采集器性能测试 |
| 4.6.1 四通道DMCA性能测试 |
| 4.6.2 主控制器性能测试 |
| 第5章 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统软件设计与实现 |
| 5.1 系统软件总体设计 |
| 5.2 系统软件各功能介绍 |
| 第6章 高分辨阵列航空伽马能谱仪测试与初步应用 |
| 6.1 高分辨阵列航空伽马能谱测量系统构成 |
| 6.2 系统静态测试 |
| 6.2.1 系统分辨率测试 |
| 6.2.2 系统稳定性及谱漂测试 |
| 6.3 系统动态飞行实验 |
| 6.3.1 系统本底测量 |
| 6.3.2 系统高度校准测试 |
| 6.3.3 重复测线测量及早晚校 |
| 6.4 系统初步应用 |
| 6.4.1 测量系统及实测数据 |
| 6.4.2 试验区应用效果 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（4）用于空间等离子体就位探测的多路电荷灵敏前放系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 空间等离子体概述 |
| 1.1.2 空间等离子体探测技术 |
| 1.2 研究现状与发展趋势 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第2章 空间等离子体就位探测原理 |
| 2.1 探测传感器 |
| 2.1.1 静电分析器 |
| 2.1.2 微通道板 |
| 2.2 电荷灵敏前放系统 |
| 2.2.1 主要测试参数 |
| 2.2.2 本系统的设计目标 |
| 第3章 电荷灵敏前放系统设计原理 |
| 3.1 电荷灵敏前置放大器 |
| 3.1.1 电荷灵敏放大器的基本原理 |
| 3.1.2 两种结构的电荷灵敏放大器 |
| 3.2 滤波成形放大电路 |
| 3.2.1 滤波成形电路的基本原理 |
| 3.2.2 有源滤波成形放大电路 |
| 3.3 甄别电路与DA转换器 |
| 3.3.1 甄别电路 |
| 3.3.2 DA转换器 |
| 第4章 电路设计与仿真 |
| 4.1 电压反馈型运放构成的电荷灵敏放大器 |
| 4.1.1 原理图设计 |
| 4.1.2 仿真波形 |
| 4.1.3 性能分析 |
| 4.2 电流反馈型运放构成的电荷灵敏放大器 |
| 4.2.1 原理图设计 |
| 4.2.2 仿真波形 |
| 4.2.3 性能分析 |
| 4.3 滤波成形放大电路 |
| 4.3.1 原理图设计 |
| 4.3.2 仿真波形 |
| 4.4 脉冲幅度甄别电路 |
| 4.4.1 原理图设计 |
| 4.4.2 仿真波形 |
| 第5章 电路实现与性能分析 |
| 5.1 版图设计 |
| 5.2 波形实测与分析 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本系统的创新与技术难点 |
| 6.2.1 创新点 |
| 6.2.2 技术难点与解决方法 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）多层阵列式CZT探测器电子学读出系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 CZT探测器简介 |
| 1.3 国内外发展现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 前置放大模块设计研究 |
| 2.1 电荷灵敏放大级电路设计 |
| 2.1.1 电荷灵敏前置放大电路原理 |
| 2.1.2 具体电路设计 |
| 2.2 主放成形电路 |
| 2.2.1 CR微分电路 |
| 2.2.2 极零相消电路 |
| 2.2.3 RC积分滤波成形电路 |
| 2.3 前置放大模块电路仿真 |
| 2.4 前置放大模块PCB制板 |
| 2.5 前置放大模块测试 |
| 2.5.1 电子学噪声测试 |
| 2.5.2 能量分辨率测试 |
| 2.5.3 线性测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 12路数据采集板卡研究设计 |
| 3.1 12路数据采集板卡方案设计 |
| 3.2 12路数据采集板卡电路设计 |
| 3.2.1 电源供电设计 |
| 3.2.2 电压跟随电路设计 |
| 3.2.3 ADC模数转换电路设计 |
| 3.2.4 FPGA外围电路设计 |
| 3.3 USB接口设计 |
| 3.4 FPGA固件程序设计 |
| 3.4.1 数据采集板FPGA固件程序设计 |
| 3.4.2 数据传输板FPGA固件程序设计 |
| 3.5 PCB制板及程序下载 |
| 3.5.1 PCB板设计 |
| 3.5.2 FPGA程序下载及调试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 12路数据采集上位机软件研究设计 |
| 4.1 确定软件功能 |
| 4.2 采集软件界面(GUI)开发设计 |
| 4.3 采集软件功能实现 |
| 4.3.1 阈值设置 |
| 4.3.2 数据在线处理 |
| 4.3.3 数据离线分析 |
| 4.4 软件运行与调试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 采集系统性能测试 |
| 5.1 系统电子学测试 |
| 5.1.1 电子学噪声测试 |
| 5.1.2 系统线性测试 |
| 5.1.3 数据传输带宽测试 |
| 5.2 放射源能谱测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 低温下SIPM探测器暗计数率测试 |
| 6.1 SIPM的基本原理 |
| 6.1.1 SIPM的结构 |
| 6.1.2 SIPM的工作机制 |
| 6.1.3 SIPM的工作机制 |
| 6.2 测试平台及测试方法 |
| 6.2.1 搭建测试平台 |
| 6.2.2 测试方案 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.3.1 击穿电压随温度变化关系 |
| 6.3.2 暗计数率随温度变化关系 |
| 6.3.3 电压波动对增益的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）基于位置灵敏探测器的电子学系统的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 位置灵敏探测器的国内外发展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 核探测器系统概述 |
| 2.1 位置灵敏探测器原理介绍 |
| 2.2 核电子学处理系统 |
| 2.2.1 放大器电路 |
| 2.2.2 前置放大器 |
| 2.2.3 主放大器 |
| 2.2.4 后端电子学系统 |
| 2.3 位置和能谱重建 |
| 第3章 放大电路系统设计 |
| 3.1 信号引出电路 |
| 3.2 前置放大器 |
| 3.2.1 电压灵敏前置放大器 |
| 3.2.2 电流灵敏前置放大器 |
| 3.2.3 电荷灵敏前置放大器 |
| 3.3 极零相消电路 |
| 3.3.1 极零相消原理 |
| 3.3.2 极零相消实现方法 |
| 3.4 滤波电路 |
| 3.4.1 噪声来源 |
| 3.4.2 滤波电路 |
| 3.5 主放大器设计 |
| 3.6 MULTISIM仿真 |
| 第4章 系统调试及探测器性能测试 |
| 4.1 PCB设计 |
| 4.2 电路测试 |
| 4.2.1 噪声测试 |
| 4.2.2 主放大器测试 |
| 4.2.3 电路联调 |
| 4.2.4 信号采集系统测试 |
| 4.3 PSD性能测试 |
| 4.3.1 位置分辨 |
| 4.3.2 能量分辨 |
| 第5章 蒙特卡罗模拟 |
| 5.1 仿真模型建立 |
| 5.2 电子能量对位置分辨的影响 |
| 5.3 探测器厚度对位置分辨的影响 |
| 5.4 探测器面积对位置分辨率的影响 |
| 5.5 入射角度对位置分辨的影响 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（7）硅酸钇镥和碲锌镉两种PET探测器前端电子学系统设计与测试（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 临床PET系统 |
| 1.2 小动物PET系统发展历史 |
| 1.3 小动物PET系统发展方向 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 PET成像原理 |
| 2.1 PET技术原理 |
| 2.2 PET探测器 |
| 2.2.1 探测器晶体 |
| 2.2.2 光电转换装置 |
| 2.3 电子学系统 |
| 2.3.1 前置放大器 |
| 2.3.2 谱仪放大器 |
| 2.3.3 定时电路 |
| 2.4 符合原理 |
| 2.5 图像重建 |
| 第三章 PET探测器前端电子学设计 |
| 3.1 LYSO探测器设计 |
| 3.1.1 12×12阵列型LYSO晶体 |
| 3.1.2 位置灵敏光电倍增管—PSPMT |
| 3.1.3 前端电子学组件 |
| 3.1.4 前置放大电路设计 |
| 3.2 碲锌镉半导体探测器 |
| 3.2.1 CZT晶体模块 |
| 3.2.2 晶体模块底座连接器 |
| 3.2.3 电荷灵敏前置放大电路 |
| 3.2.4 滤波放大电路 |
| 3.3 PXI数据获取系统 |
| 3.4 LabVIEW数据采集处理程序 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 探测器前端电子学测试 |
| 4.1 LYSO探测器电路性能测试 |
| 4.1.1 前置放大电路线性刻度 |
| 4.1.2 LYSO探测器信号测试 |
| 4.2 CZT半导体探测器电路性能测试 |
| 4.2.1 PC250电荷灵敏前置放大电路性能测试 |
| 4.2.2 CZT探测器前放输出信号测试 |
| 4.2.3 MA-01C电荷灵敏前置放大器性能测试 |
| 4.2.4 滤波放大电路测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 PET探测器性能测试与分析 |
| 5.1 LYSO探测器性能测试 |
| 5.1.1 四路信号一致性 |
| 5.1.2 LYSO探测器二维位置获取 |
| 5.1.3 LYSO探测器能量刻度 |
| 5.1.4 LYSO探测器位置区分度 |
| 5.1.5 LYSO探测器能量分辨率 |
| 5.2 CZT探测器性能测试 |
| 5.3 LYSO探测器断层成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的科研成果 |
| 致谢 |
（8）内嵌自动稳谱的PMT-BASE数字化能谱仪研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 ~(241)Am源实时稳谱算法初步研究与实现 |
| 2.1 谱漂产生的原因及常见稳谱方法 |
| 2.1.1 谱漂原因分析 |
| 2.1.2 常见稳谱方式 |
| 2.2 ~(241)Am源稳谱的方法和流程 |
| 2.3 谱光滑方法 |
| 2.4 寻峰算法与峰位计算 |
| 2.4.1 常见寻峰算法 |
| 2.4.2 峰位计算方法 |
| 第3章 PMT-BASE数字化能谱仪硬件设计 |
| 3.1 PMT-BASE数字化能谱仪硬件构架 |
| 3.2 核信号获取与模拟前端调理电路 |
| 3.2.1 光电倍增管分压电路 |
| 3.2.2 PMT混合型前置放大器 |
| 3.2.3 微分和极零相消电路 |
| 3.2.4 程控硬件增益调节电路 |
| 3.2.5 直流偏置电压调节电路 |
| 3.2.6 单端转差分与ADC模拟输入电路 |
| 3.3 离散数字信号传输与处理电路 |
| 3.3.1 ADC外围电路 |
| 3.3.2 FPGA时钟电路 |
| 3.3.3 谱仪通信电路 |
| 3.4 低噪声电源系统电路 |
| 3.4.1 电源方案确定 |
| 3.4.2 POE供电设计 |
| 3.4.3 程控高压电源电路 |
| 3.4.4 低噪声前放电源 |
| 3.4.5 过压欠压和防反接保护电路 |
| 3.5 PCB印制电路板和实物的制作 |
| 3.5.1 PMT有源分压电路设计 |
| 3.5.2 模拟前端和ADC电路设计 |
| 3.5.3 数字处理和通信板卡设计 |
| 3.5.4 高低压电源板卡设计 |
| 第4章 谱仪软件和通信交互设计 |
| 4.1 谱仪软件结构 |
| 4.2 FPGA硬件控制与数据传输 |
| 4.2.1 ADC数据重组 |
| 4.2.2 脉冲信息提取 |
| 4.2.3 数据交互逻辑 |
| 4.2.4 硬件增益控制 |
| 4.3 ARM控制与交互程序结构 |
| 4.3.1 程控高压实现 |
| 4.3.2 基于ARM的多种数据传输 |
| 4.3.3 以太网驱动 |
| 4.3.4 USB驱动 |
| 4.4 ~(241)Am源稳谱的ARM算法实现 |
| 第5章 PMT-BASE数字化能谱仪性能测试 |
| 5.1 电源系统测试 |
| 5.1.1 POE电源测试 |
| 5.1.2 前放电源噪声测试 |
| 5.1.3 低噪声程控高压电源测试 |
| 5.2 谱仪性能测试 |
| 5.2.1 前放测试 |
| 5.2.2 谱仪底噪测试 |
| 5.2.3 能量线性度测试 |
| 5.2.4 能量分辨率测试 |
| 5.2.5 稳谱性能测试 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（9）基于CdZnTe像素阵列辐射探测器的信号读出电路研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 CdZnTe像素阵列辐射探测器 |
| 2.1 CdZnTe核辐射探测器简介 |
| 2.1.1 CdZnTe探测器的3 种基本结构 |
| 2.1.2 探测器的等效电路模型 |
| 2.2 射线与CdZnTe探测器的相互作用 |
| 2.2.1 X射线、γ射线简介 |
| 2.2.2 光电效应 |
| 2.2.3 康普顿散射 |
| 2.2.4 电子对效应 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 CdZnTe像素阵列探测器系统设计 |
| 3.1 CdZnTe像素阵列辐射探测器系统的总体结构 |
| 3.2 CdZnTe像素阵列探测器的组成 |
| 3.2.1 信号读出电子学系统 |
| 3.3 CdZnTe探测器主要参数测试 |
| 3.3.1 CdZnTe探测器漏电流测试 |
| 3.3.2 CdZnTe探测器结电容测试 |
| 3.3.3 信号读出电路的性能指标 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CdZnTe像素阵列探测器的读出电路分析 |
| 4.1 前置放大器的分类 |
| 4.1.1 电压灵敏前置放大器 |
| 4.1.2 电流灵敏前置放大器 |
| 4.1.3 电荷灵敏前置放大器 |
| 4.2 电荷灵敏前置放大器特征分析 |
| 4.2.1 电荷灵敏前置放大器基本原理 |
| 4.2.2 电荷灵敏前置放大器的噪声 |
| 4.2.3 电荷灵敏前置放大器的主要性能指标 |
| 4.3 无源滤波整形放大电路 |
| 4.3.1 极零相消电路 |
| 4.3.2 准高斯滤波成形电路 |
| 4.4 有源滤波整形放大电路 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 信号读出电路的设计与验证 |
| 5.1 电荷灵敏前置放大器的设计 |
| 5.1.1 电荷灵敏前置放大器原理图分析 |
| 5.1.2 电荷灵敏前置放大器的仿真分析 |
| 5.1.3 电荷灵敏前置放大器的版图设计 |
| 5.2 滤波整形放大电路的设计 |
| 5.2.1 滤波整形放大电路原理图分析 |
| 5.2.2 滤波整形放大电路的仿真分析 |
| 5.3 信号读出电路测试 |
| 5.3.1 电荷灵敏前置放大器的测试 |
| 5.3.2 滤波整形放大电路的测试 |
| 5.3.3 CdZnTe面元像素阵列探测器的性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（10）位置灵敏中子探测实验中的大规模信号读出方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1. 中子散射与中子散射谱仪 |
| 1.1.1 中子散射 |
| 1.1.2 中子散射谱仪 |
| 1.2. 中子散射中的位置灵敏探测器的发展 |
| 1.2.1 基于感应条(丝)读出的中子位置灵敏气体探测器 |
| 1.2.2 基于位置灵敏电极读出的中子敏感MCP |
| 1.3. 论文研究的内容、意义 |
| 1.4. 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 国内外相关读出电子学系统的研究 |
| 2.1. 基于感应条(丝)读出的气体探测器读出方法 |
| 2.1.1 电荷分配法 |
| 2.1.2 延迟线读出法 |
| 2.1.3 重心法 |
| 2.2. 基于感应条读出的中子敏感MCP读出系统 |
| 2.2.1 XDL电极中子成像探测器读出系统介绍 |
| 2.2.2 WSA电极中子成像探测器读出系统介绍 |
| 2.2.3 XSA电极中子成像探测器读出系统介绍 |
| 2.2.4 Pixel电极中子成像探测器读出系统介绍 |
| 2.3. 多路复用读出系统 |
| 2.3.1 CPHS的小角散射谱仪 |
| 2.3.2 ZEUS(粒子探测器)实验 |
| 2.4. 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于开关阵列的多路复用读出方法 |
| 3.1. 电荷测量技术 |
| 3.1.1 电荷测量的技术路线 |
| 3.1.2 电荷测量电路的关键部分 |
| 3.2. 电子学任务与指标 |
| 3.2.1 多丝正比室信号特征 |
| 3.2.2 任务与指标 |
| 3.3. 基于开关阵列的多路复用读出方法 |
| 3.4. 基于PXle平台实现的读出系统架构 |
| 3.5. 位置测量精度分析与计算 |
| 3.5.1 噪声分析 |
| 参考文献 |
| 第四章 系统硬件电路设计与实现 |
| 4.1. 模拟信号调理电路 |
| 4.1.1 模拟电路母板的硬件设计 |
| 4.1.2 模拟电路子板的硬件设计 |
| 4.2. 模数转换电路 |
| 4.2.1 模数转换模块母板的设计 |
| 4.2.2 模数转换模块子板的设计 |
| 4.3. 时钟与触发扇出电路 |
| 4.3.1 时钟信号的产生 |
| 4.3.2 采样保持电路的控制 |
| 4.4. 读出电子学系统架构总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 电子学系统测试 |
| 5.1. 系统测试目标 |
| 5.2. 模拟电路测试 |
| 5.2.1 IDE1180模块的测试与评估 |
| 5.2.2 开关阵列的测试 |
| 5.3. ADC部分测试 |
| 5.4. 基于开关阵列的扫描式重心法实验室环境下的验证与评估 |
| 5.4.1 通道不一致性测试 |
| 5.4.2 开关阵列的切换频率为6.25 MHz |
| 5.4.3 开关阵列的切换频率为12.5MHz |
| 5.4.4 开关阵列的切换频率为25 MHz |
| 5.4.5 小结 |
| 5.5. 电子学系统实验室环境测试 |
| 5.6. 电子学系统与探测器联合测试 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作亮点与创新点 |
| 6.3 展望 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、小尺寸电荷灵敏前置放大器（论文参考文献）
- [1]碳化硅探测器前端放大电路设计[D]. 刘志强. 合肥工业大学, 2021(02)
- [2]VLAST硅微条径迹探测器模块原型设计及参数化模拟研究[D]. 汪慎. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [3]高分辨率阵列探测器航空伽马能谱仪研制[D]. 杨寿南. 成都理工大学, 2020
- [4]用于空间等离子体就位探测的多路电荷灵敏前放系统设计[D]. 肖鲁宁. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
- [5]多层阵列式CZT探测器电子学读出系统设计[D]. 王征. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [6]基于位置灵敏探测器的电子学系统的研制[D]. 牛徳芳. 西北师范大学, 2020(01)
- [7]硅酸钇镥和碲锌镉两种PET探测器前端电子学系统设计与测试[D]. 范亚明. 兰州大学, 2019(09)
- [8]内嵌自动稳谱的PMT-BASE数字化能谱仪研制[D]. 卿松. 成都理工大学, 2019(02)
- [9]基于CdZnTe像素阵列辐射探测器的信号读出电路研究[D]. 周本杰. 重庆邮电大学, 2019
- [10]位置灵敏中子探测实验中的大规模信号读出方法研究[D]. 于莉. 中国科学技术大学, 2018(01)