一种辐射探测电路和辐射探测方法技术

本申请公开了一种辐射探测电路和方法，该辐射探测电路包括：依次连接的探测器、电荷灵敏放大器和低通滤波器；所述探测器，用于基于探测到的射线生成电荷；所述电荷灵敏放大器，用于对所述电荷进行特定倍数的放大，得到第一电压信号；所述低通滤波器，用于对所述第一电压信号进行放大和滤波处理，得到目标电压信号；能够减小电路结构的复杂程度、降低设计难度和成本。度和成本。度和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种辐射探测电路和辐射探测方法


[0001]本申请属于集成电路
，具体涉及一种辐射探测电路和辐射探测方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，辐射探测模拟通道包括依次顺序连接的辐射源、探测器、电荷灵敏放大器(Charger Sensitive Amplifier，CSA)、极零相消电路和一阶半高斯成形器；通过辐射源发射射线到达探测器，探测器探测到射线以后生成电荷，之后采用极零相消电路和CSA得到放大后的电压信号，最后通过一阶半高斯成形器得到探测信号。
[0003]该辐射探测模拟通道的电路结构复杂、设计难度较高，成本也相对较高。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种辐射探测电路和方法，能够减小电路结构的复杂程度、降低设计难度和成本。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种辐射探测电路，包括：依次连接的探测器、电荷灵敏放大器和低通滤波器；
[0006]所述探测器，用于基于探测到的射线生成电荷；
[0007]所述电荷灵敏放大器，用于对所述电荷进行特定倍数的放大，得到第一电压信号；
[0008]所述低通滤波器，用于对所述第一电压信号进行放大和滤波处理，得到目标电压信号。
[0009]在一些实施方式中，所述辐射探测电路还包括：耦合电路；所述探测器的输出端连接所述耦合电路的输入端；所述耦合电路的输出端连接所述电荷灵敏放大器的第一输入端；所述电荷灵敏放大器的第二输入端连接第一参考电压；所述电荷灵敏放大器的输出端连接所述低通滤波器的输入端；
[0010]所述耦合电路，用于将所述电荷耦合进入所述电荷灵敏放大器的第一输入端；
[0011]所述电荷灵敏放大器，用于基于所述第一参考电压和耦合进入的所述电荷，对所述电荷进行所述特定倍数的放大，得到所述第一电压信号。
[0012]在一些实施方式中，所述耦合电路包括第一电阻和第一电容；所述第一电阻的一端连接第一电源；所述第一电阻的另一端连接所述探测器的输出端；所述探测器的接地端接地；所述探测器的输出端连接所述第一电容的一端；所述第一电容的另一端连接所述电荷灵敏放大器的第一输入端；
[0013]所述第一电阻，用于向所述探测器的输出端提供第一直流通路，以泄放所述探测器泄露的直流电流；
[0014]所述第一电容，用于将所述电荷耦合进入所述电荷灵敏放大器的第一输入端。
[0015]在一些实施方式中，所述电荷灵敏放大器包括第一运算放大器和反馈电路；所述耦合电路的输出端连接所述第一运算放大器的第一输入端；所述第一运算放大器的第二输入端连接所述第一参考电压；所述第一运算放大器的输出端连接所述低通滤波器的输入
端；所述反馈电路跨接在所述第一运算放大器的第一输入端与输出端之间；
[0016]所述第一运算放大器，用于基于所述第一参考电压和耦合进入的所述电荷，对所述电荷进行放大，输出所述第一电压信号；
[0017]所述反馈电路，用于控制所述电荷的放大倍数为所述特定放大倍数。
[0018]在一些实施方式中，所述反馈电路包括第二电阻和第二电容；所述第二电阻和所述第二电容并联形成第一并联支路；所述第一并联支路跨接在所述第一运算放大器的第一输入端与输出端之间；所述第一并联支路，用于基于所述第二电阻的阻抗值和所述第二电容的容抗值控制所述电荷的放大倍数为所述特定放大倍数。
[0019]在一些实施方式中，所述第一运算放大器包括第一至第十晶体管和控制电路；
[0020]第一晶体管的漏极、栅极和源极分别对应连接第二电源、所述控制电路的第一输出端和第一公共连接点；所述第一公共连接点通过第二晶体管漏极和第三晶体管的漏极连接形成；所述第二晶体管的栅极连接第八晶体管的栅极形成第一公共节点；所述第二晶体管的源极连接第四晶体管的漏极；所述第四晶体管的源极连接第六晶体管的漏极；所述第六晶体管源极连接所述第八晶体管的漏极；所述第八晶体管的源极连接第九晶体管的源极；所述第三晶体管的栅极连接所述第九晶体管的栅极形成第二公共节点；所述第三晶体管的源极连接第五晶体管的漏极；所述第五晶体管的源极连接第七晶体管的漏极形成第三公共节点；所述第七晶体管的源极连接第九晶体管的漏极；第十晶体管的栅极连接所述第四晶体管与所述第六晶体管的公共连接点；所述第十晶体管的漏极连接所述第八晶体管和所述第九晶体管的公共连接点；所述第十晶体管的源极接地；所述第四晶体管的栅极和所述第五晶体管的栅极均连接所述控制电路的第二输出端；所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极均所述控制电路的第三输出端；
[0021]所述第一公共节点连接所述耦合电路的输出端；所述第二公共节点连接所述第一参考电压；所述第三公共节点连接所述低通滤波器的输入端。
[0022]在一些实施方式中，第一至第五晶体管均为P型金属氧化物半导体场效应晶体管；第六至第十晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0023]在一些实施方式中，所述低通滤波器包括第三电阻、第四电阻、第三电容和第二运算放大器；所述第三电阻的一端连接所述电荷灵敏放大器的输出端；所述第三电阻的第二端连接所述第二运算放大器的第一输入端；所述第二运算放大器的第二输入端连接第二参考电压；所述第四电阻和所述第三电容并联形成的第二并联支路跨接在所述第二运算放大器的第一输入端与输出端之间。
[0024]在一些实施方式中，所述第四电阻和所述第三电容的乘积等于所述第二电阻和所述第二电容的乘积。
[0025]第二方面，本申请实施例提供了一种辐射探测方法，所述方法包括：
[0026]探测器基于探测到的射线生成电荷；
[0027]电荷灵敏放大器对所述电荷进行特定倍数的放大，得到第一电压信号；
[0028]低通滤波器对所述第一电压信号进行放大和滤波处理，得到目标电压信号。
[0029]在本申请实施例中，通过辐射探测电路中的探测器基于探测到的射线生成电荷，然后，通过辐射探测电路中的CSA对所述电荷进行特定倍数的放大，得到第一电压信号；最后，通过辐射探测电路的低通滤波器对所述第一电压信号进行放大和滤波处理，得到目标
电压信号。由于CSA和低通滤波器中均包括运放和跨接在运放输入端和输出端之间的反馈电路，反馈电路包括电容和电阻，通过选取合适的电阻阻抗值和电容容抗值，可以使得辐射探测电路的传递函数中仅存在一个极点，从而可以提高辐射探测电路的计数率。即，仅仅通过辐射探测电路中的探测器、CSA和低通滤波器就能满足辐射探测的高计数率要求，不需要极零相消电路，且与一阶半高斯成形器相比低通滤波器的电路简单很多，因此，本申请辐射探测电路在保证高计数率要求的前提下，减小了电路结构的复杂程度、降低设计难度和成本。
附图说明
[0030]图1为一些实施例中辐射探测通道组成架构示意图；
[0031]图2为一些实施例中一阶半高斯成形器的组成电路示意图；
[0032]图3为本申请实施例提供的一种辐射探测电路的组成结构示意图；
[0033]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辐射探测电路，其特征在于，包括：依次连接的探测器、电荷灵敏放大器和低通滤波器；所述探测器，用于基于探测到的射线生成电荷；所述电荷灵敏放大器，用于对所述电荷进行特定倍数的放大，得到第一电压信号；所述低通滤波器，用于对所述第一电压信号进行放大和滤波处理，得到目标电压信号。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：耦合电路；所述探测器的输出端连接所述耦合电路的输入端；所述耦合电路的输出端连接所述电荷灵敏放大器的第一输入端；所述电荷灵敏放大器的第二输入端连接第一参考电压；所述电荷灵敏放大器的输出端连接所述低通滤波器的输入端；所述耦合电路，用于将所述电荷耦合进入所述电荷灵敏放大器的第一输入端；所述电荷灵敏放大器，用于基于所述第一参考电压和耦合进入的所述电荷，对所述电荷进行所述特定倍数的放大，得到所述第一电压信号。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述耦合电路包括第一电阻和第一电容；所述第一电阻的一端连接第一电源；所述第一电阻的另一端连接所述探测器的输出端；所述探测器的接地端接地；所述探测器的输出端连接所述第一电容的一端；所述第一电容的另一端连接所述电荷灵敏放大器的第一输入端；所述第一电阻，用于向所述探测器的输出端提供第一直流通路，以泄放所述探测器泄露的直流电流；所述第一电容，用于将所述电荷耦合进入所述电荷灵敏放大器的第一输入端。4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电荷灵敏放大器包括第一运算放大器和反馈电路；所述耦合电路的输出端连接所述第一运算放大器的第一输入端；所述第一运算放大器的第二输入端连接所述第一参考电压；所述第一运算放大器的输出端连接所述低通滤波器的输入端；所述反馈电路跨接在所述第一运算放大器的第一输入端与输出端之间；所述第一运算放大器，用于基于所述第一参考电压和耦合进入的所述电荷，对所述电荷进行放大，输出所述第一电压信号；所述反馈电路，用于控制所述电荷的放大倍数为所述特定放大倍数。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述反馈电路包括第二电阻和第二电容；所述第二电阻和所述第二电容并联形成第一并联支路；所述第一并联支路跨接在所述第一运算放大器的第一输入端与输出端之间；所述第一并联支路，用于基于所述第二电阻的阻抗值和所述第二电容的容抗值控制所述电荷的放大倍数为所述特定放大倍数。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国良，张雅聪，涂金生，夏青江，刘沣庆，孔嘉琪，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：