一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪的制作方法

文档序号:11916445阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,通过采用硅光电倍增器微元的原始时空数据,获得伽马暴的时间能量谱,具体包括:

量子光学探头模块,用于将高能光子转换为可见光光子和软紫外光光子;

从宇宙射线光子击中量子光学探头的闪烁晶体部分开始的1微秒时间内,量子光学探头模块将高能光子的能量转化为若干可见光光子和软紫外光光子;

这些光子在透明材质的闪烁晶体中输运至出光玻璃,射入光电耦合面;

SiPM模拟信号模块,用于将可见光光子和软紫外光子转化为若干电信号,这些多路电信号输出给后端的模数转换器进行处理;

多路通道符合电路模块,用于过滤背景计数事件,采用时间符合的方法构建逻辑与门,同时激活所有通道的事件,才被认为是非背景事件;

闪烁脉冲信号处理模块,提取多路通道符合电路模块输出信号的时间、能量信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于量子光学探头模块包括:

闪烁晶体模块,用于吸收高能光子并转化为一簇可见光光子和软紫外光光子,由一种卤化稀土半导体构成,外表面除出光层以外封包反射光学模块;

出光光学模块,用于透射闪烁光子,由透光玻璃构成,形状大小和探头机械模块的镂空紧密粘合,能隔绝空气中的水汽与闪烁晶体接触;

反射光学模块,用于反射闪烁光子,由反射薄膜材料构成,其外形大小和闪烁晶体除出光面的外表面吻合;

防潮解模块,用于隔绝外部空气和水气,吸收闪烁晶体的湿气,包括涂覆在反射光学模块与探头机械模块之间的吸湿材料和粘合出光光学模块和探头机械模块的透明胶体材料。

3.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于SiPM模拟信号模块包括:

SiPM亚像素模块,用于划分独立的探测微元,输出独立的亚像素光电信号,根据系统中存在的微元数目N,定义独立输出的亚像素光电信号为{S1, S2, ..., SN};

SiPM亚像素封装模块,用于将不同的亚像素模块对齐到同一高度,使所有的亚像素SiPM都能够紧密贴合出光光学模块,由环氧树脂构成;

增透光学层模块,用于增加SiPM的吸收光子的数目,由增透光学薄膜构成,涂覆于SiPM表面。

4.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于多路通道符合电路模块包括:

阈值斩波电路模块,微元的慢输出口通过比较电路进行斩波处理,保证其正性输出不超越量程,并具有等幅值特征;

加法电路模块,根据阈值斩波电路模块中的斩波信号,将斩波信号加和输出,当所有亚像素光电信号值都为1时,{S1, S2, ..., SN}的加和值为N,显示所有的亚像素模块都被光信号激活;

延迟电路模块,将所有独立输出的亚像素光电信号直接加和并延迟10ns到20 ns;

定时电路模块,接收加法电路模块的输出,若收到的电信号为N,定时电路定时20 ns 置N输出;

选通电路模块,根据定时电路模块的输出选通放大电路模块,当定时电路模块输出为N时,选通放大电路模块,当定时电路模块输出不为N时,禁用放大电路模块;

放大电路模块,由选通电路模块控制,对延迟电路模块的输出信号进行幅值放大。

5.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于闪烁脉冲信号处理模块包括:

模拟数字转换电路模块,该电路用于将闪烁脉冲进行模拟数字转换;

时间标记数字电路模块,用于对到达的闪烁事件进行触发,并记录到达时间,从到达时间开始的死时间之内,不额外响应新的事件;

脉冲幅度电路模块,根据事件到达时间计算每个事件的能量,并输出给事件属性封装电路模块;

时钟电路模块,通过连接晶振,从晶振中获取平稳的时钟信号,用于为数字电路提供数字化的时间信息;

时间属性封装电路模块,用于事件属性的封装,该电路将每一个事件的时间信息和能量信息按照二进制编码为字节流,以时钟为二进制编码的边界,逐个输出给压缩与传输接口模块;

压缩与传输接口模块,用于对每一个事件属性码元进行压缩与传输,该接口电路能够保证动态范围内的事件属性码元完整地到达出谱与显示模块;

出谱与显示模块,用于对事件属性进行直方图计数显示,由带计数功能的显示器驱动电路与显示器构成。

6.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于光束到达时间为光束开始的时间或者光束开始的时间加上一个恒定的常数,该常数适用于整个巡检仪系统的所有硅光电倍增器,事件处理的死时间内不响应任何事件。

7.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于所采用的硅光电倍增器是由工作在计数模式下的雪崩二极管构成的光电探测阵列,其中每一个雪崩二极管称为一个微元。

8.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于所采用的硅光电倍增器亚像素包含的微元数目M大于5,N个亚像素微元组成一个像素,一个像素包含MN个微元。

9.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器和数字化时间标记的伽马暴巡检仪,其特征在于所采用的阈值斩波电路在亚像素信号超过阈值时,阈值斩波电路输出1,而在亚像素信号低于阈值时,阈值斩波电路输出0。

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