断线性放电模块11输出的线性放电的电压的大小是否大于一定电压甄别阈值，如果大于一定电压甄别阈值则甄别器121输出高电平信号，否则，输出低电平信号。也就是甄别器121输出数字脉冲波形的信号。
[0030]图4所示为本发明气体探测器的读出ASIC芯片的又一读出通道的模块图，如图4所示，本实施例的读出通道I的还包括刻度电路模块14，与电荷灵敏放大模块101连接，用于输送一定的电流至电荷灵敏放大模块101，以用于对本读出通道进行测试。
[0031]图5所示为图3所对应的电路示意图,如图3以及图5所示，电荷灵敏放大模块10包括:电容Cl、电容C2、M0S管M3、M0S管M4以及放大器A。电容Cl作为放大器A的反馈电容，电容Cl以及放大器A表示为积分电路，以对输入端101输入的电荷进行积分。调整电容Cl以及C2的比例，以调整气体探测器的输入电荷的放大比例。假设η为放大器A的增益，如果电容Cl X A远大于气体探测器的电容，则能够抑制气体探测器的电容引入的噪声。通过由MOS管Μ4以及电容C2组成的极零相消电路，对电荷灵敏前放的输出信号进行处理，得到与探测器信号基本一致的电流信号。
[0032]如图3以及图5所示，电流放大模块13为电流镜电路，电流镜电路13具有两输入端，一输入端与电荷灵敏放大模块10的输出端连接，另一输入端与线性放电模块11的输入端连接。电流放大模块13包括电流源J、电流源KJ、MOS管Ml以及MOS管M2。电流源KJ的输出电流为电流源J的输出电流的K倍，其中k为正整数。
[0033]如图3以及图5所示，线性放电模块11包括线性放电电路123、电容C3以及放大器B。电容C2以及放大器B表示为积分电路。线性放电电路111的放电电流基本保持不变。
[0034]图6所示为线性放电电路所对应的电路示意图，如图5以及图6所示，MOS管M5连接电容C3的两端，在工作过程中，MOS管M5和M6的栅极电压不变，当MOS管M5的源级电压大于自身的阈值电压，MOS管M6以及M7支路产生电流，电流通过MOS管M5和M6组成的电流镜镜像到M5中，且MOS管M5的放电电流基本保持不变，因此，实现了线性放电。图中FDAC控制端口可以输出不同的电压值，以此，来调节线性放电模块11线性放电的电压。
[0035]图7所示为本发明气体探测器的读出ASIC芯片的多读出通道的模块图，如图7所示，本实施例的气体探测器的读出ASIC芯片包括读出通道部分3、测试信号读出选通模块7、数据锁存单元6、数据处理模块5以及偏置电压提供模块4。
[0036]如图7所示，通道部分3包括16个读出通道I。数据锁存单元6与阈值调节数模转换器122以及甄别器121连接，数据锁存单元6用于将设置的电压甄别阈值锁存，并提供给阈值调节数模转换器122进行数模转换。偏置电压提供模块4用于向16个读出通道I提供偏置电压。数据处理模块5用于接收16个读出通道I提供给甄别器122的输出信号，其功能相当于上述的外部的计时设备。测试信号读出选通模块7选通从16个读出通道I的哪个通道的测试节点读取测试信号。
[0037]图8所示为本发明气体探测器的读出ASIC芯片的一读出通道的信号波形图，如图8所示，曲线A为气体探测器的输入气体探测器的读出ASIC芯片的信号图，曲线B为电荷灵敏放大模块10的输出信号，曲线C为电流放大模块13放大转向后的信号；曲线D为线性放电模块11的输出信号，曲线E为经过甄别器121输出的数字信号。
[0038]综上，本发明的气体探测器的读出ASIC芯片，能够同时实现电荷测量和时间测量，对输入电荷信号进行两级放大/传输，再经过线性放电处理，以及甄别器甄别，得到输入信号放电时间的一个脉冲信号，通过对这个脉冲信号的处理，获得输入电荷量的信息，从而达到对入射信号能量和位置信息的探测。满足粒子探测实验高计数率、较好的空间分辨和较高的时间分辨的要求，同时完成了新型气体探测系统的实用化和小型化。
[0039]虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种用于气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，包括:至少一读出通道， 该读出通道包括: 电荷灵敏放大模块，用于接收气体探测器产生的电荷信号，并将该电荷信号放大； 线性放电模块，用于对放大后的该电荷信号进行积分，并进行线性放电；以及 过阈时间测量模块，用于接收该线性放电模块的放电信号的电压，并进行电压甄别，以得到该放电信号的脉宽与气体探测器产生的电荷信号的电荷量相关的数字信号。2.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，过阈时间测量模块包括: 甄别器，用于判断该线性放电模块的放电信号的电压的大小是否大于一定电压甄别阈值，如果大于该电压甄别阈值则该甄别器输出高电平信号，否则，输出低电平信号； 阈值调节器，用于向该甄别器提供该电压甄别阈值。3.如权利要求2所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，该高电平信号的上升沿表示放电时间的起点，以该高电平信号的宽度，确定该探测器的输出信号的电荷量。4.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，还包括:电流放大模块，该电流放大模块分别与该电荷灵敏放大模块以及该线性放电模块连接，用于将该电荷灵敏放大模块输出的电荷信号进行二次放大，并输出给该线性放电模块。5.如权利要求4所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于， 该线性放电模块包括积分电路以及线性放电电路，线性放电电路连接该积分电路的两端，该线性放电电路包括放电电容以及MOS管开关； 该电流放大模块包括电流镜电路，该电流镜电路具有第一输入端以及第二输入端，第二输入端的电流是第一输入端电流的k倍，其中k为正整数，该电荷灵敏放大模块的输出端连接该电流镜电路的第一输入端，该积分电路的输入端连接该电流镜电路的第二输入端。6.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于， 该线性放电模块包括积分电路以及线性放电电路，线性放电电路连接该积分电路的两端，该线性放电电路包括放电电容以及MOS管开关。7.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，还包括:刻度电路模块，用于输送一定的电荷信号至该电荷灵敏放大模块。8.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，还包括:偏置电压提供模块，用于向该至少一读出通道提供偏置电压。9.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，还包括:数据处理模块，用于接收该过阈时间测量模块输出的数字信号，以根据该数字信号确定该探测器的输出信号的电荷量。10.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，多个该读出通道共用一个刻度信号和控制信号。11.如权利要求1所述的气体探测器的读出ASIC芯片，其特征在于，还包括测试信号读出选通模块，用于选通各该读出通道的测试输出信号。12.—种气体探测器，其特征在于，包括权利要求1-11任一权利要求所述的气体探测器的读出ASIC芯片。
【专利摘要】本发明公开了一种用于气体探测器的读出ASIC芯片以及气体探测器，用于气体探测器的读出ASIC芯片包括：至少一读出通道，该读出通道包括：电荷灵敏放大模块，用于接收气体探测器产生的电荷信号，并将该电荷信号放大；线性放电模块，用于对放大后的该电荷信号进行积分，并进行线性放电；以及过阈时间测量模块，用于接收该线性放电模块的放电信号的电压，并进行电压甄别，以得到该放电信号的脉宽与气体探测器产生的电荷信号的电荷量相关的数字信号。
【IPC分类】G01N27/00
【公开号】CN104931532
【申请号】CN201410100898
【发明人】王娜, 李怀申, 江晓山
【申请人】中国科学院高能物理研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月18日