[发明专利]像素阵列探测器及该像素阵列探测器的模拟电路

说明书

本发明公开了一种像素阵列探测器及该像素阵列探测器的模拟电路，该模拟电路包括：前置接收模块，用于接收电流信号和一复位信号并且根据所述电流信号和所述复位信号输出第一输出信号；甄别模块，用于接收所述第一输出信号，并且对所述第一输出信号进行甄别以得到第二输出信号并输出所述第二输出信号；以及复位模块，用于接收所述第二输出信号，并对所述第二输出信号进行处理以输出脉冲宽度比所述第二输出信号宽的第三输出信号，并且根据所述第三输出信号与一全局复位信号向所述前置接收模块输出所述复位信号。本发明提高了像素阵列探测器的计数率。

技术领域

本公开涉及核探测技术和核电子学领域，具体而言，涉及一种像素阵列探测器及该像素阵列探测器的模拟电路。

背景技术

半导体探测单元(如硅光二极管等)阵列与电子学专用集成电路芯片通过铟球倒装焊封装为一体，构成二维像素像素阵列探测器。该类探测器广泛地应用于同步辐射生物大分子晶体学实验、同步辐射小角散射实验等领域。

二维像素像素阵列探测器的单元电路通常分为模拟电路与数字电路两部分，模拟电路主要包括低噪声前置放大器及甄别器，数字电路主要包括计数器及其它逻辑控制电路，整个电路工作于单光子计数模式。首先，低噪声前置放大器可以将单个入射光子信号进行低噪声放大，之后通过甄别器将幅度低于甄别器阈值的噪声信号剔除，从而获得无噪声的光子信号。然后计数器对过阈信号进行计数，经过一段时间后，在逻辑控制电路的控制下输出计数器中记录的过阈事例数。各像素单元的计数作为图像亮度，像素单元的位置作为对应图像点的二维位置，这样所读出数据可以形成一幅图像。

目前，现有二维像素像素阵列探测器的代表为PILATUS探测器及MEDIPIX探测器，它们像素单元的模拟电路分别如图1和图2所示。当接收到入射光子信号后，PILATUS探测器像素单元的模拟电路通过反馈电阻Rf对积分电容Cf进行放电，低噪声前置放大器的输出信号脉宽受限于放电时间常数Rf×Cf。当接收到入射光子信号后，MEDIPIX探测器以恒定电流Ikrum放电，低噪声前置放大器的输出信号脉宽受限于放电电流Ikrum的大小。为了收集到足够的信号电荷，反馈电阻Rf通常大于10⁷Ω，而放电电流Ikrum通常小于20nA，因此这两种探测器像素单元的计数率小于10⁶/s。这限制了PILATUS探测器和MEDIPIX探测器在高计数率(像素单元的计数率>10⁷/s)要求实验中的应用。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种像素阵列探测器及该像素阵列探测器的模拟电路，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种模拟电路，应用于像素阵列探测器，包括：

前置接收模块，用于接收电流信号和一复位信号并且根据所述电流信号和所述复位信号输出第一输出信号；

甄别模块，用于接收所述第一输出信号，并且对所述第一输出信号进行甄别以得到第二输出信号并输出所述第二输出信号；以及

复位模块，用于接收所述第二输出信号，并对所述第二输出信号进行处理以输出脉冲宽度比所述第二输出信号宽的第三输出信号，并且根据所述第三输出信号与一全局复位信号向所述前置接收模块输出所述复位信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电流信号来自雪崩光电二极管传感器。

在本公开的一种示例性实施例中，所述前置接收模块包括：

运算放大器，所述运算放大器的正向输入端接收一参考信号，所述运算放大器的负向输入端接收所述电流信号，所述运算放大器的输出端输出所述第一输出信号；