用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法技术

本发明专利技术公开了一种用于宽禁带II‑VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法，包括以下步骤：首先获取宽禁带II‑VI族化合物半导体探测器的输出信号，并将该输出信号输入到通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，再将其输入到带通滤波器电路进行一次过滤，只允许信号中设定频率M1范围内的成分通过；其次，将前述经过带通滤波器过滤的信号输入到极零相消电路中，经过极零相消电路使得信号变窄到一定值时，此时电压脉冲信号顶部比较平坦；再次，将经过极零相消电路后的信号输入到单极恢复电路中，而后将经过单极恢复电路的信号经过滤波成形电路，再经过放大电路对信号进行放大后得到最终的脉冲放大信号。本发明专利技术能够获得探测器最佳的信噪比的脉冲放大信号。

【技术实现步骤摘要】
用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法
本专利技术涉及半导体的探测器信号放大领域，尤其涉及宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法。
技术介绍
目前，半导体核辐射探测器晶体材料的电极输出信号需要经过前置放大和整形放大两个过程。在传统核辐射探测电子学电路里，如果采用像素阵列电极CdZnTe晶体进行能谱探测，更多的探测通道数就意味着更多的信号甑别电路及多道分析电路，整个探测系统的脉冲信号处理电路会十分繁杂及庞大，所以目前通常采用具有更低成本、更高信号处理速率的小体积高速数字处理系统。数字化信号处理分析技术通过将整形脉冲信号数字采样、保持及后处理，使得高能辐射诊断系统的电路更为紧凑，集成度更高。这一数字信号处理系统最大的优点是在时间分辨率和能量分辨率能力上具有更高的灵活性。这意味着如果信号电平较低，则计数时间会相应增加，同时能道也会展宽以确保更好的能谱统计结果。如果信号电平较高，系统将采用更精细的能道区间以获得更高的能量分辨率。但是缺乏一种有效的用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抑制系统噪声、滤除高频的信号噪声的用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法。本专利技术技术方案如下：一种用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法，其包括以下步骤：首先获取宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的输出信号，并将该输出信号输入到通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，再将其输入到带通滤波器电路进行一次过滤，只允许信号中设定频率M1范围内的成分通过；其次，将前述经过带通滤波器过滤的信号输入到极零相消电路中，经过极零相消电路使得信号变窄到一定值时，此时电压脉冲信号顶部比较平坦；再次，将经过极零相消电路后的信号输入到单极恢复电路中，使得信号为单极信号，而后将经过单极恢复电路的信号经过滤波成形电路，滤波成形电路采用最少级的准高斯滤波对信号进行处理，传递过程中通过时间因子和幅度因子进行参数变换；变换后对一个二次微分方程在时域中进行求解，获得高斯成形系统的单位冲激响应，进行傅里叶变换转换到频域响应，根据频率响应结果获得滤波成形电路最优电容值及电阻值，再经过放大电路对信号进行放大后得到最终的脉冲放大信号；其中所述滤波成形电路由放大器P2、放大器P3、电阻R10-电阻R19、极性电容C6-极性电容C10，二极管D4-二极管D6组成，连接时，极性电容C7的正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C6的正极与二极管D4的P极相连接、负极作为高通滤波电路的输入端并与声音采集器相连接，极性电容C9的正极顺次经电阻R13和电阻R11后与二极管D4的P极相连接、负极经电阻R18后与放大器P3的负极相连接，极性电容C8的负极经电阻R14后与放大器P2的输出端相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的负极相连接，所述二极管D5的P极经电阻R15后与放大器P2的输出端相连接、N极与放大器P3的正极相连接，极性电容C10的正极经电阻R16后与二极管D5的P极相连接、负极经电阻R19后与放大器P3的输出端相连接。二极管D6的P极与放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R17后与极性电容C9的负极相连接，所述二极管D4的N极与放大器P2的正极相连接；所述极性电容C8的正极接地；所述放大器P3的输出端作为高通滤波电路的输出端并与QX9910M集成芯片的SET管脚相连接。进一步的，所述设定频率M1范围设定为1250HZ到3300HZ。进一步的，所述带通滤波器采用RLC振荡回路。进一步的，所述阻抗匹配电路采用串联阻抗匹配器。进一步的，所述单极恢复电路采用负反馈式基线恢复电路。进一步的，所述增益放大电路采用电压放大电路。有益效果：本专利技术能够的探测器电流脉冲并不是理想冲击信号，存在着一定宽度和一定形状，而电子学系统中脉冲整形电路对于信号响应受到脉冲信号峰值及半高宽(FWHM)的影响，输出信号幅度会随之发生变化，而电流脉冲信号的峰值及半高宽(FWHM)在某些探测器中往往亦是随机变化的，因而也会引起谱线展宽。本准高斯滤波整形放大方法设计中的极零相消电路设计使射线核脉冲宽度尽可能变窄，这样可以尽量减少信号堆积和一定程度上避免基线涨落。同时它可以减小径迹亏损同时使信号的顶部比较平坦。此电路还可以防止信号过大造成后续放大器饱和使信号失真，同时使信号都为单极性信号，尽量消除信号尾部的反冲现象。本专利技术通过带通滤波器、滤波成形电路进行两次滤波实现系统噪声抑制，滤除高频的信号噪声，使成形波形尽可能的接近无限尖顶脉冲，使系统获得最佳的信噪比。缩短了脉冲整形周期，减少探测器信号的堆积和基线的涨落，提高电路的计数率响应。附图说明图1是本专利技术提供优选实施例的用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法流程图；图2是滤波成形电路的电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示为一种用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法，其包括以下步骤：首先获取宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的输出信号，并将该输出信号输入到通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，再将其输入到带通滤波器电路进行一次过滤，只允许信号中设定频率M1范围内的成分通过；其次，将前述经过带通滤波器过滤的信号输入到极零相消电路中，经过极零相消电路使得信号变窄到一定值时，此时电压脉冲信号顶部比较平坦；再次，将经过极零相消电路后的信号输入到单极恢复电路中，使得信号为单极信号，而后将经过单极恢复电路的信号经过滤波成形电路，滤波成形电路采用最少级的准高斯滤波对信号进行处理，传递过程中通过时间因子和幅度因子进行参数变换；变换后对一个二次微分方程在时域中进行求解，获得高斯成形系统的单位冲激响应，进行傅里叶变换转换到频域响应，根据频率响应结果获得滤波成形电路最优电容值及电阻值，再经过放大电路对信号进行放大后得到最终的脉冲放大信号；以上步骤是密不可分的，正是因为以上步骤的结合使用，且本专利技术经过实验证明才能达到系统获得最佳的信噪比。缩短了脉冲整形周期，减少探测器信号的堆积和基线的涨落，提高电路的计数率响应的效果。其中所述滤波成形电路由放大器P2、放大器P3、电阻R10-电阻R19、极性电容C6-极性电容C10，二极管D4-二极管D6组成，连接时，极性电容C7的正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C6的正极与二极管D4的P极相连接、负极作为高通滤波电路的输入端并与声音采集器相连接，极性电容C9的正极顺次经电阻R13和电阻R11后与二极管D4的P极相连接、负极经电阻R18后与放大器P3的负极相连接，极性电容C8的负极经电阻R14后与放大器P2的输出端相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的负极相连接，所述二极管D5的P极经电阻R15后与放大器P2的输出端相连接、N极与放大器P3的正极相连接，极性电容C10的正极经电阻R16后与二极管D5的P极相连接、负极经电阻R19后与放大器P3的输出端相连接。二极管D6的P极与放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R17后与极性电容C9的负极相连接，所述二极管D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于宽禁带II‑VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法，其特征在于，包括以下步骤：首先获取宽禁带II‑VI族化合物半导体探测器的输出信号，并将该输出信号输入到通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，再将其输入到带通滤波器电路进行一次过滤，只允许信号中设定频率M1范围内的成分通过；其次，将前述经过带通滤波器过滤的信号输入到极零相消电路中，经过极零相消电路使得信号变窄到一定值时，此时电压脉冲信号顶部比较平坦；再次，将经过极零相消电路后的信号输入到单极恢复电路中，使得信号为单极信号，而后将经过单极恢复电路的信号经过滤波成形电路，滤波成形电路采用最少级的准高斯滤波对信号进行处理，传递过程中通过时间因子和幅度因子进行参数变换；变换后对一个二次微分方程在时域中进行求解，获得高斯成形系统的单位冲激响应，进行傅里叶变换转换到频域响应，根据频率响应结果获得滤波成形电路最优电容值及电阻值，再经过放大电路对信号进行放大后得到最终的脉冲放大信号；其中所述滤波成形电路由放大器P2、放大器P3、电阻R10‑电阻R19、极性电容C6‑极性电容C10，二极管D4‑二极管D6组成，连接时，极性电容C7的正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C6的正极与二极管D4的P极相连接、负极作为高通滤波电路的输入端并与声音采集器相连接，极性电容C9的正极顺次经电阻R13和电阻R11后与二极管D4的P极相连接、负极经电阻R18后与放大器P3的负极相连接，极性电容C8的负极经电阻R14后与放大器P2的输出端相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的负极相连接，所述二极管D5的P极经电阻R15后与放大器P2的输出端相连接、N极与放大器P3的正极相连接，极性电容C10的正极经电阻R16后与二极管D5的P极相连接、负极经电阻R19后与放大器P3的输出端相连接，二极管D6的P极与放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R17后与极性电容C9的负极相连接，所述二极管D4的N极与放大器P2的正极相连接；所述极性电容C8的正极接地；所述放大器P3的输出端作为高通滤波电路的输出端并与QX9910M集成芯片的SET管脚相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的脉冲放大方法，其特征在于，包括以下步骤：首先获取宽禁带II-VI族化合物半导体探测器的输出信号，并将该输出信号输入到通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，再将其输入到带通滤波器电路进行一次过滤，只允许信号中设定频率M1范围内的成分通过；其次，将前述经过带通滤波器过滤的信号输入到极零相消电路中，经过极零相消电路使得信号变窄到一定值时，此时电压脉冲信号顶部比较平坦；再次，将经过极零相消电路后的信号输入到单极恢复电路中，使得信号为单极信号，而后将经过单极恢复电路的信号经过滤波成形电路，滤波成形电路采用最少级的准高斯滤波对信号进行处理，传递过程中通过时间因子和幅度因子进行参数变换；变换后对一个二次微分方程在时域中进行求解，获得高斯成形系统的单位冲激响应，进行傅里叶变换转换到频域响应，根据频率响应结果获得滤波成形电路最优电容值及电阻值，再经过放大电路对信号进行放大后得到最终的脉冲放大信号；其中所述滤波成形电路由放大器P2、放大器P3、电阻R10-电阻R19、极性电容C6-极性电容C10，二极管D4-二极管D6组成，连接时，极性电容C7的正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C6的正极与二极管D4的P极相连接、负极作为高通滤波电路的输入端并与声音采集器相连接，极性电容C9的正极顺次经电阻R13和电阻R11后与二极管D4的P极相连接、负极经电阻R18后...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兵，
申请(专利权)人：黄仕权，
类型：发明
国别省市：重庆,50