用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置制造方法
【专利摘要】本发明目的在于设计一种电子装置，该电子装置将允许通过由电离电磁辐射探测器输出的电流脉冲在很短时间内且在很高计数速率和高精度下简单且高效地测量入射光子的能量。所述目的通过使用在电荷前置放大器(2)的输出处的控制损耗开关电容器的模拟延迟线(DL，DLD)实现。
【专利说明】用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，该装置可具体使用在用于电离电磁辐射探测的系统中。
【背景技术】
[0002]图1示出了用于电离电磁辐射探测的系统。这样的系统通常由接收入射光子Ph的半导体探测器1、测量由探测器I输出的信号的电荷前置放大器2、处理由电子电路2输出的信号的电子处理电路3以及将由电子系统3输出的信号数字化以获得这些信号的直方图的模拟-数字转换电路4组成。所接收的入射光子ph的能谱可从这个直方图获得。
[0003]用于电离电磁辐射探测的系统必须首先具有高能量分辨率，其次具有高探测效率。
[0004]半导体探测器满足这两个标准。使用半导体探测电磁辐射的优点在由同一 申请人:提交的专利申请FR2951037中公开。当半导体探测器受到强辐射时，它们每单位时间产生大量脉冲。因此 ，使用半导体探测器的电离电磁辐射探测系统必须具有高计数速率的快速光谱测量系统。
[0005]通常认为，高计数速率是每秒探测(或每秒撞击)的光子大于约100000个。
[0006]最高性能低噪声电荷前置放大器使用电流积分器。图2示出与半导体探测器I相关联的这种组件。
[0007]探测器I包括由半导体材料制成的元件M及电阻器R，所述电阻器R连接元件M至高电压HV。电流积分器电路包括电容器Cl、放大器Al、电容器Cint和电阻器Rp。电容器Cl安装于放大器Al的反相输入上，电容器Cint和电阻器Rp并联安装于放大器Al的反相输入与输出之间。
[0008]概略地，当光子以足够能量穿透半导体元件M时，它可在所述材料中产生载流子。半导体元件M然后在光子ph探测时间期间产生探测电流i(t)。更确切地，对于吸收足够能量的每个光子Ph产生电流脉冲。
[0009]电荷前置放大器安装于探测器I的输出处且它接收电流i(t)，并且作为响应，产生电压Vout (t),由以下给定:
【权利要求】
1.一种用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，包括: 积分器电路，包括并联放置于运算放大器(Al)的输出与反相输入之间的第一电容器(Cint)和第一电阻器(Rp)，所述运算放大器(Al)的所述反相输入接收所述电流脉冲； 延迟线(DL)，从所述积分器电路接收所述输出(vout)且产生延迟(Λ); 特征在于:所述延迟线(DL)包括至少一个存储单元,所述存储单元包括: 并联安装的第二电容器(Ce)和第二电阻器(Re)，所述第一电阻器(Rp)和所述第一电容器(Cint)的乘积等于所述第二电阻器(Re)和所述第二电容器(Ce)的乘积； 写入开关，连接至所述第二电容器与所述第二电阻器的第一共同节点，当所述写入开关导通时，能够从来自所述积分器电路的所述输出对所述第二电容器进行充电，并且当所述写入开关处于高阻抗时，能够将电压存储在电容器的端子处； 读取开关，连接至所述第一共同节点，并且当所述读取开关导通时能够读取所述节点的电压； 所述转换的所述装置还包括减法构件，以在来自所述积分器电路的所述输出处减去存储于所述电容器的所述端子处的所述电压且提供因此获得的电压差。
2.根据权利要求1所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述第二电容器和所述第二电阻器连接至连接于来自所述积分器电路的所述输出处的第二共同节点，并且特征在于当所述读取开关导通时所述读取开关将所述第一共同节点连接至接地。
3.根据权利要求1所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:当所述写入开关导通时所述写入开关将所述第一共同节点连接至来自所述积分器电路的所述输出，并且当所述读取开关导通时所述读取开关将所述第一共同节点连接至所述减法构件的第一负输入，来自所述积分器电路的所述输出连接至所述减法构件的第二负输入。
4.根据权利要求3所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述第二电容器放置于所述第一共同节点与第一基准电位(Vrefl)之间，并且特征在于所述第二电阻器放置于所述第一共同节点与第二基准电位(Vref2)之间。
5.根据权利要求1所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述装置还包括逻辑构件，所述逻辑构件能够按顺序对各个所述存储单元将第一信号发送至所述写入开关以及将第二信号发送至所述读取开关，信号在时间上偏离所述第一信号，并且时间偏移量(X)被定义为选定延迟(△)的函数。
6.根据权利要求4所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述第二基准电位(Vref2)等于所述运算放大器(Al)的所述反相输入的连续电位。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述延迟(△)被选定为比来自所述积分器电路的所述输出(VOUt)处的信号的上升时间更长。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述装置可集成至专用集成电路(ASIC)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置，特征在于:所述装置使用CMOS技术制成。
10.一种用于电离电磁辐射探测的系统，特征在于，所述系统包括:电离电磁辐射探测器(910)，能够接收入射光子(ph)且在所述电离电磁辐射探测器的输出处输出电流脉冲；根据前述权利要求中任一项所述的用于将电流脉冲转换为电压脉冲的装置(900)，连接至所述探测器(I)的所述输出；以及数字-模拟转换器(940)，在所述用于将电流脉冲转换为电压脉冲的所述装置的输出处。
11.根据权利要求10所述的用于电离电磁辐射探测的系统，特征在于，所述电离电磁辐射探测器(910)为半导体探测器。
12.一种根据权利要求10或11所述的用于电离电磁辐射探测的系统的用途，用于行李中爆炸物的探测。
【文档编号】H03F3/00GK103947107SQ201280057073
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】让-皮埃尔·罗斯坦, 帕特里斯·乌夫里耶比费 申请人:法国原子能及替代能源委员会