一种减小图像畸变的位置读出电路制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种减小图像畸变的位置读出电路。该位置读出电路包括采集多路阳极输出脉冲信号的脉冲信号采集单元，接收并将阳极输出脉冲信号转换成电压脉冲信号的电荷前置放大器，接收并将电压脉冲信号放大和整形从而获得近似高斯形脉冲信号的整形放大器，将近似高斯形脉冲信号的峰值转换成数字信号的模数信号转换器，从微通道板堆的输出端取出的脉冲信号作为微通道板输出信号的微通道板输出信号获取单元，将微通道板输出信号引出的高压电容，接收高压电容所引出的信号并将所述信号进行放大的射频放大器，接收放大信号并产生一个TTL脉冲信号的恒比鉴别器，微处理器通过TTL脉冲信号进行触发并产生一个数字脉冲信号用于启动模数信号转换器。

A Position Readout Circuit for Reducing Image Distortion

The embodiment of the present invention discloses a position readout circuit for reducing image distortion. The position readout circuit consists of a pulse signal acquisition unit which collects multi-channel anode output pulse signal, receives and converts the anode output pulse signal into a charge pre-amplifier of voltage pulse signal, receives and amplifies the voltage pulse signal and shapes it so as to obtain a shaping amplifier of approximate Gaussian pulse signal, and converts the peak value of approximate Gaussian pulse signal into a digital signal. An analog-to-digital signal converter, which takes the pulse signal from the output end of the MCP stack as the MCP output signal acquisition unit, receives the high-voltage capacitance from the MCP output signal, receives the signal from the high-voltage capacitance and amplifies the signal by the RF amplifier, receives the amplified signal and generates a constant ratio discrimination of TTL pulse signal. The microprocessor triggers through TTL pulse signal and generates a digital pulse signal to start the analog-to-digital signal converter.

【技术实现步骤摘要】
一种减小图像畸变的位置读出电路
本专利技术涉及相机成像的
，具体涉及一种基于微通道板的楔条形阳极光子计数成像探测器的减小图像畸变的位置读出电路。
技术介绍
微通道板是一种二维连续电子倍增的电真空器件，由许多具有连续电子倍增能力的通道按一定的几何图案排列而成。在微通道板的两端加上一定的电压，能够获得很高的电子增益，可以对极其微弱的二维电子图像进行倍增和放大。微通道板既可用于直接探测电子、离子、α粒子及γ射线和宇宙射线等粒子，又可与不同的光电阴极材料相结合用于探测从近红外到硬X射线波段的光辐射。目前，微通道板的一个重要应用领域是单光子成像探测，以位置灵敏阳极(如楔条形阳极、延迟线阳极、交叉条形阳极)作为读出方式，来实现单光子灵敏度的二维成像，称为位置灵敏阳极光子计数成像探测器，已经被广泛应用于空间科学(空间天文学、空间等离子体物理学、深空探测等)、同步辐射物理学、化学、材料科学、光学(荧光成像、拉曼光谱)和生物医学等领域。现有技术中基于微通道板的楔条形阳极光子计数成像探测器的位置读出电路的模拟电路部分主要包括前置电荷放大器、整形放大器、峰值保持模块和触发信号生成电路，数字电路使用美国NI公司的PCI数据采集卡。数据采集卡在对脉冲信号的峰值进行数据采集时需要对脉冲信号的峰值保持一段时间，然后由一个触发信号(TTL)启动采集卡中的所有模数转换器(ADC)对峰值保持器输出的脉冲峰值电压进行一次采样和量化。TTL的生成方式为：将所有前置电荷放大器输出信号求和后输入到一个具有快整形时间的放大器，然后再送入一个快的前沿比较器生成TTL，在前沿定时方式中，同一探测器产生的具有相同时间起点而不同幅度的脉冲信号，经前沿定时后会因为幅度的差异带来时间上的抖动，称为“时间游动效应”，它能的存在使ADC采集具有不同幅度的脉冲峰值时产生误差。为了消除“时间游动效应”带来的这种误差，需要使用峰值保持器将探测器的输出信号保持一段时间后再由NI的数据采集卡进行数据采集和量化，峰值保持期间到来的其它脉冲信号则无法进行处理，由于保持时间比较长，在此期间到来的脉冲还会发生重叠，从而导致采样结果的不准确。如果去掉峰值保持电路，正如张凯等人在期刊《激光与光电子进展》的10401-1～6(2014)发表的“极紫外光子计数成像探测器采集电路的研制”一文中所用的方法，直接采集整形放大器输出波形的峰值，由于TTL脉冲的时间抖动及整形放大器输出脉冲高度的随机性，使得每次脉冲采样不能正好处于整形放大器的峰值处，导致探测器的图像产生较严重的畸变。针对现有技术中基于微通道板的楔条形阳极光子计数成像探测器的位置读出电路无法在速度与图像精准度之间统一或协调的问题，急需一种能够提高读出电路的速度，又不会让读出图像发生畸变的位置读出电路。
技术实现思路
针对现有技术中基于微通道板的楔条形阳极光子计数成像探测器的位置读出电路无法在速度与图像精准度之间统一或协调的问题，本专利技术实施例提供一种能够提高读出电路的速度，又不会让读出图像发生畸变的位置读出电路。该减小图像畸变的位置读出电路去掉了峰值保持器，从而减小了读出电路。该减小图像畸变的位置读出电路的具体方案如下：一种减小图像畸变的位置读出电路包括：脉冲信号采集单元，用于采集多路阳极输出脉冲信号；电荷前置放大器，用于接收并将所述阳极输出脉冲信号转换成电压脉冲信号；整形放大器，用于接收并将所述电压脉冲信号放大和整形，从而获得近似高斯形脉冲信号；模数信号转换器，用于将所述近似高斯形脉冲信号的峰值转换成预设精度的数字信号；微通道板输出信号获取单元，用于从微通道板堆的输出端取出预设宽度的脉冲信号作为微通道板输出信号；高压电容，用于将所述微通道板输出信号获取单元所获取的微通道板输出信号引出；射频放大器，用于接收所述高压电容所引出的信号并将所述信号进行放大；恒比鉴别器，接收所述射频放大器产生的放大信号并产生一个TTL脉冲信号；微处理器，所述微处理器通过所述TTL脉冲信号进行触发，产生一个数字脉冲信号用于启动所述模数信号转换器。优选地，所述预设精度的数字信号为12位精度的数字信号。优选地，所述预设宽度的脉冲信号包括脉冲宽度范围为1纳秒至9纳秒的脉冲信号。优选地，所述高压电容的耐压系数大于等于5000V。优选地，所述射频放大器的带宽为1GHz。优选地，所述整形放大器的整形时间为500纳秒。优选地，所述位置读出电路还包括USB传送单元，用于将所述数字信号传输至上位机的接收及图像显示单元。优选地，所述上位机的接收及图像显示单元，利用解码成像软件对上位机接收到的数字信号进行还原计算，并根据阳极的解码算法利用多个电极输出脉冲的峰值计算出入射光子的二维坐标位置，在屏幕上显示出各个光子的位置图像。优选地，所述多路阳极输出脉冲信号为三路阳极输出脉冲信号。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例所提供的一种减小图像畸变的位置读出电路从微通道板的输出端通过一个高压电容取出一个快信号，然后再经过高频放大器放大后送入恒比鉴别器，从而产生一个时间抖动可以忽略不计的TTL电平，TTL电平触发微处理器产生触发模数信号转换器的同步信号，使模数信号转换器能准确采样整形放大器的峰值，因此，可以去掉现有技术中通用的峰值保持器，减小了读出电路成本和体积并提高了读出电路的性能，大大减小了探测器图像的畸变。本专利技术实施例所提供的一种减小图像畸变的位置读出电路中的数字采集电路部分主要包括模数信号转换器、微处理器、USB传送单元，模拟信号经过模数信号转换器件之后转为数字信号，数字信号在FPGA内进行处理之后通过USB芯片传输到计算端，计算机端的上位机软件根据解码算法将这些二进制的数据进行解码还原出坐标位置，最后生成图像。附图说明图1为本专利技术实施例中提供的一种减小图像畸变的位置读出电路的结构示意图。附图中标号说明：100、位置读出电路1、脉冲信号采集单元2、电荷前置放大器3、整形放大器4、模数信号转换器5、微通道板输出信号获取单元6、高压电容7、射频放大器8、恒比鉴别器9、微处理器10、USB传送单元11、上位机接收及图像显示具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。如图1所示，本专利技术实施例中提供的一种减小图像畸变的位置读出电路的结构示意图。一种减小图像畸变的位置读出电路100包括用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小图像畸变的位置读出电路，其特征在于，所述位置读出电路包括：脉冲信号采集单元，用于采集多路阳极输出脉冲信号；电荷前置放大器，用于接收并将所述阳极输出脉冲信号转换成电压脉冲信号；整形放大器，用于接收并将所述电压脉冲信号放大和整形，从而获得近似高斯形脉冲信号；模数信号转换器，用于将所述近似高斯形脉冲信号的峰值转换成预设精度的数字信号；微通道板输出信号获取单元，用于从微通道板堆的输出端取出预设宽度的脉冲信号作为微通道板输出信号；高压电容，用于将所述微通道板输出信号获取单元所获取的微通道板输出信号引出；射频放大器，用于接收所述高压电容所引出的信号并将所述信号进行放大；恒比鉴别器，接收所述射频放大器产生的放大信号并产生一个TTL脉冲信号；微处理器，所述微处理器通过所述TTL脉冲信号进行触发，产生一个数字脉冲信号用于启动所述模数信号转换器。

【技术特征摘要】
1.一种减小图像畸变的位置读出电路，其特征在于，所述位置读出电路包括：脉冲信号采集单元，用于采集多路阳极输出脉冲信号；电荷前置放大器，用于接收并将所述阳极输出脉冲信号转换成电压脉冲信号；整形放大器，用于接收并将所述电压脉冲信号放大和整形，从而获得近似高斯形脉冲信号；模数信号转换器，用于将所述近似高斯形脉冲信号的峰值转换成预设精度的数字信号；微通道板输出信号获取单元，用于从微通道板堆的输出端取出预设宽度的脉冲信号作为微通道板输出信号；高压电容，用于将所述微通道板输出信号获取单元所获取的微通道板输出信号引出；射频放大器，用于接收所述高压电容所引出的信号并将所述信号进行放大；恒比鉴别器，接收所述射频放大器产生的放大信号并产生一个TTL脉冲信号；微处理器，所述微处理器通过所述TTL脉冲信号进行触发，产生一个数字脉冲信号用于启动所述模数信号转换器。2.根据权利要求1所述的一种减小图像畸变的位置读出电路，其特征在于，所述预设精度的数字信号为12位精度的数字信号。3.根据权利要求1所述的一种减小图像畸变的位置读出电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼启良，姜忠志，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22