数字化SiPM阵列探测器制造技术

本申请涉及数字化SiPM阵列探测器，包括：SiPM阵列和数采供电板，所述SiPM阵列向所述数采供电板传输原始求和信号，其中，所述数采供电板包括：放大电路，所述放大电路将所述SiPM阵列传输来的所述原始求和信号进行放大，放大后的信号包括第一路放大信号；模数转换器，用于将所述第一路放大信号进行数字化；FPGA，用于对所述模数转换器数字化后的数据进行处理；通信电路，将FPGA处理后的数据传输到外部设备；以及电压转换电路，所述电压转换电路接收所述通信电路的输入电压，将所述输入电压转换为所述SiPM阵列所需的电压和所述放大电路所需的运放电压。本申请的探测器可与各种不同闪烁晶体耦合，因此可以快速地开发出不同用途的辐射探测器产品。辐射探测器产品。辐射探测器产品。

【技术实现步骤摘要】
数字化SiPM阵列探测器


[0001]本申请涉及辐射探测器领域，尤其涉及数字化SiPM阵列探测器。

技术介绍

[0002]以往，闪烁晶体通常与光电倍增管(PMT)耦合后用于开发辐射探测器，但由于PMT体积大，工作电压高(1000
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1500V)，对电磁场敏感，在有些应用领域急需一种新型探测器来替代基于PMT的闪烁体探测器。硅光电倍增管(SiPM)由于具备体积小，工作电压低，对磁场不敏感，造价低等优势，在很多应用方向上正在替代PMT，逐步成为闪烁晶体探测器的首选光电转换器件，大尺寸SiPM阵列探测器也成为了最近几年相关研究人员关注的热点。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供数字化SiPM阵列探测器，来替代基于PMT的闪烁体探测器，以解决PMT体积大，工作电压高，对电磁场敏感这些问题，用途不广泛等问题。
[0004]本申请的目的采用以下技术方案实现：
[0005]本申请提供一种数字化SiPM阵列探测器，包括：SiPM阵列和数采供电板，所述SiPM阵列向所述数采供电板传输原始求和信号，其中，所述数采供电板包括：放大电路，所述放大电路用于将所述SiPM阵列传输来的所述原始求和信号进行放大，放大后的信号包括第一路放大信号；模数转换器，所述模数转换器用于将所述第一路放大信号进行数字化；FPGA，所述FPGA用于对所述模数转换器数字化后的数据进行处理；通信电路，所述通信电路用于将所述FPGA处理后的数据传输到外部设备；以及电压转换电路，所述电压转换电路用于接收所述通信电路的输入电压，将所述输入电压转换为所述SiPM阵列所需的电压和所述放大电路所需的运放电压。
[0006]该技术方案的有益效果在于，该数字化SiPM阵列探测器具有体积小、功耗低、环境适应性强、工作温度范围大、性能指标优异、可广泛应用于各种核辐射探测及核素识别等方向。
[0007]优选地，所述SiPM阵列为包括M个SiPM的方形SiPM阵列。
[0008]该技术方案的有益效果在于，采用M个SiPM的方形SiPM阵列有利于更大面积扩展。
[0009]优选地，所述SiPM阵列为包括M个SiPM的圆形SiPM阵列。
[0010]该技术方案的有益效果在于，采用M个SiPM的圆形SiPM阵列有利于大面积探测多通道独立输出，便于获取位置信息。
[0011]优选地，所述SiPM阵列的正面包含M个SiPM，所述SiPM阵列的背面包含M路求和电路和板对板连接器，通过所述M路求和电路得到的所述原始求和信号经由所述板对板连接器输出到所述数采供电板。
[0012]该技术方案的有益效果在于，通过M路求和电路来预估SiPM阵列的总能量，板对板连接器方便将数采供电板的SiPM阵列的信号传输给数采供电板。
[0013]优选地，所述通信电路包括第一通信电路和第二通信电路，所述电压转换电路分
别与所述第一通信电路或所述第二通信电路连接，接收所述第一通信电路或所述第二通信电路的输入电压。
[0014]该技术方案的有益效果在于，通过设置第一通信电路和第二通信电路，可以支持多种数据通信方式，可输出放大后的模拟信号，可用于诊断前端探测器输出信号质量或者跟其他采集设备。
[0015]优选地，所述第一通信电路为USB通信芯片，所述USB通信芯片通过TypeC接口与所述外部设备连接。
[0016]该技术方案的有益效果在于，USB通信芯片是一种新型、高效、快速、价格低廉、体积小巧和支持热插拔的串行通信接口，并且可支持多个外部设备的连接和通信。
[0017]优选地，所述第二通信电路为RS485通信芯片，所述RS485通信芯片通过RS485接口与所述外部设备连接。
[0018]该技术方案的有益效果在于，RS
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485采用半双工工作方式，支持多节点、远距离和棘手高灵敏度的标准，RS
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485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。
[0019]优选地，所述模数转换器为80MSPS ADC。
[0020]该技术方案的有益效果在于，80Msps ADC为具有80dB或更高信噪比(SNR)的高性能ADC建立了新标准。该器件采用节省空间的封装，工作在
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40℃至+85℃工业级温度范围。因此，非常适合蜂窝基站收发系统(BTS)、多载波和多标准通信接收器、E911定位接收机、天线矩阵处理以及高端检测和测量仪器等。
[0021]优选地，所述放大电路放大后的信号还包括第二路放大信号，所述第二路放大信号通过SMA接口模拟输出到探测器外部。
[0022]该技术方案的有益效果在于，该第二路放大信号可以进行模拟输出，该第二路放大信号有着极精确的分辨率，在情况处于特别理想的状态下，模拟信号的分辨率甚至趋于无穷大，并且该模拟信号的处理方法要比数字信号更简单也更为方便。
[0023]优选地，所述电压转换电路通过DC
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DC正电压升压模块匹配低压差线性稳压器来提供所述SiPM阵列的偏压。
[0024]该技术方案的有益效果在于，通过设置DC
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DC正电压升压芯片匹配低压差线性稳压器高效地提供低噪声的SiPM偏压。具有效率高、输入电压范围较宽、静态电流小、输出电压稳等优点。
[0025]综上所述，与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0026]本申请的整个数字化SiPM阵列探测器结构紧凑，功能全面，支持多种数据通信方式，并可输出放大后的模拟信号，可用于诊断前端探测器输出信号质量或者跟其他采集设备(示波器或其他采集模块)连接后使用，通过使用该数字化SiPM阵列探测器与各种不同闪烁晶体耦合，可以快速地开发出不同用途的辐射探测器产品。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
[0028]图1是本申请提供的一种数字化SiPM阵列探测器示意图。
[0029]图2是本申请提供的一种数字化SiPM阵列(SiPM阵列为包括M个SiPM的方形SiPM阵列)探测器的一实施例示意图。
[0030]图3是本申请提供的一种数字化SiPM阵列(SiPM阵列为包括M个SiPM的圆形SiPM阵列)探测器的另一实施例示意图。
[0031]图4是本申请提供的一种数字化SiPM阵列探测器的通信电路部分示意图。
[0032]图5是本申请提供的一种数字化SiPM阵列探测器的通信电路部分一实施例示意图。
[0033]图6是本申请提供的一种数字化SiPM阵列探测器的又一实施例示意图。
具体实施方式
[0034]下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0035]如图1所示，为本申请提供的一种数字化SiPM阵列探测器示意图，本申请的数字化SiPM阵列探测器可以用于开发大尺寸伽马射线能谱探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字化SiPM阵列探测器，其特征在于，包括：SiPM阵列和数采供电板，所述SiPM阵列用于向所述数采供电板传输原始求和信号，其中，所述数采供电板包括：放大电路，所述放大电路用于将所述SiPM阵列传输来的所述原始求和信号进行放大，放大后的信号包括第一路放大信号；模数转换器，所述模数转换器用于将所述第一路放大信号进行数字化；FPGA，所述FPGA用于对所述模数转换器数字化后的数据进行处理；通信电路，所述通信电路用于将所述FPGA处理后的数据传输到外部设备；以及电压转换电路，所述电压转换电路用于接收所述通信电路的输入电压，将所述输入电压转换为所述SiPM阵列所需的电压和所述放大电路所需的运放电压。2.根据权利要求1所述的数字化SiPM阵列探测器，其特征在于，所述SiPM阵列为包括M个SiPM的方形SiPM阵列。3.根据权利要求1所述的数字化SiPM阵列探测器，其特征在于，所述SiPM阵列为包括M个SiPM的圆形SiPM阵列。4.根据权利要求1至3任一项所述的数字化SiPM阵列探测器，其特征在于，所述SiPM阵列的正面包含M个SiPM，所述SiPM阵列的背面包含M路求和电路和板对板连接器，通过所述M路求和电路得到的所述原始求...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈春蕾，
申请(专利权)人：无锡通透光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：