流程图。如图8所示，方法800包括以下步骤。
[0087]步骤S810，为传感器单元提供一系列测试偏置电压。
[0088]步骤S820，检测传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号。
[0089]步骤S830，基于检测信号计算与一系列测试偏置电压分别对应的暗电流。
[0090]步骤S840，基于一系列测试偏置电压和暗电流确定传感器单元的击穿电压。
[0091]本领域技术人员根据以上关于用于测量击穿电压的装置的描述以及附图1至5，能够理解本文所公开的用于测量击穿电压的方法800的实施方式及其优点等，为了简洁，本文不对此进行赘述。
[0092]现有的针对SiPM的增益补偿方法通常包括如下几种:
[0093](I)温度控制的方法，即通过温度测量和控制系统来直接稳定SiPM的温度，进而稳定SiPM的增益。这种方法需要构建恒温系统，成本高昂。很多情况下，由于物理空间的限制，这种方法可行性不高。
[0094](2)温度补偿的方法，即根据温度变化来调控偏置电压，以稳定SiPM的增益。例如，温度升高时，可以提高偏置电压，以稳定增益。理想情况下，这种方法需要对SiPM阵列中的每一个SiPM单元，设计温度测量和电压控制电路。实际应用中，一组物理空间接近的SiPM单元，可以共用一套温度测量和电压控制电路。这种方法应用最为广泛，但成本较高。
[0095](3)谱峰跟踪的方法。这种方法通过寻找和跟踪在有效事件发生时SiPM检测到的能量谱的光峰(Photopeak)谱峰位置，来自动校准增益。这种方法的精度，取决于温度漂移的速度，及有效事件率。要在某一温度实现谱峰的精确定位，需要较多的事件来克服统计误差。通常情况下(例如，PET人体成像)，有效事件率非常低，很难实现实时地跟踪photopeak谱峰。
[0096]与上述现有的增益补偿方法相比，本发明提供的通过暗电流测量击穿电压进而对增益进行补偿的方式所采用的电路结构简单，成本低，易于实现。并且，由于传感器单元中的暗事件率很高，因此可以在较短的时间内获得较大的参考数据量，从而可以快速、准确、高效地确定传感器单元的击穿电压，有利于后续对传感器单元的增益变化进行补偿。
[0097]虽然本文以SiPM为例描述了本发明的原理和应用，但是应该理解的是，本发明并不局限于此。本发明所提供的用于测量击穿电压的装置及方法还可以应用于PMT或任何其他合适的光电传感器。
[0098]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种用于测量击穿电压的装置，包括受控电压源、电流检测电路和处理电路，其中: 所述受控电压源的输出端连接传感器单元的输入端，所述受控电压源用于为所述传感器单元提供一系列测试偏置电压； 所述电流检测电路的输入端连接所述传感器单元的输出端，所述电流检测电路用于检测所述传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号； 所述处理电路的输入端连接所述电流检测电路的输出端，所述处理电路的输出端连接所述受控电压源的输入端，所述处理电路用于控制所述受控电压源提供所述一系列测试偏置电压，基于所述检测信号计算与所述一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于所述一系列测试偏置电压和所述暗电流确定所述传感器单元的击穿电压。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述处理电路通过以下方式控制所述受控电压源提供所述一系列测试偏置电压: 如果当前提供的测试偏置电压所对应的暗电流处于暗电流范围之外，则控制所述受控电压源提供新的测试偏置电压，直至最终提供的测试偏置电压所对应的暗电流处于所述暗电流范围之内，其中，所述暗电流范围基于已知击穿电压所对应的已知暗电流而定； 所述处理电路通过以下方式确定所述传感器单元的击穿电压: 确定所述最终提供的测试偏置电压为所述传感器单元的击穿电压。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一系列测试偏置电压中的、初始提供的测试偏置电压等于所述已知击穿电压。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述处理电路通过以下方式控制所述受控电压源提供新的测试偏置电压: 以电压步长可变方式控制所述受控电压源提供新的测试偏置电压。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理电路通过以下方式确定所述传感器单元的击穿电压: 基于所述一系列测试偏置电压和所述暗电流的关系曲线确定所述传感器单元的击穿电压。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述一系列测试偏置电压中的最大测试偏置电压等于预定电压上限并且所述一系列测试偏置电压中的最小测试偏置电压等于预定电压下限。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预定电压上限等于所述传感器单元的最大击穿电压，并且所述预定电压下限等于所述传感器单元的最小击穿电压。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理电路进一步包括击穿电压确定电路和电压控制电路， 所述击穿电压确定电路用于基于所述检测信号计算与所述一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于所述一系列测试偏置电压和所述暗电流确定所述传感器单元的击穿电压； 所述电压控制电路用于控制所述受控电压源提供所述一系列测试偏置电压。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理电路包括发送接口，所述受控电压源包括接收接口，所述处理电路进一步用于经由所述发送接口发送控制命令到所述接收接口，所述控制命令用于控制所述受控电压源提供所述一系列测试偏置电压。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置在所述传感器单元处于非工作状态时启动。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理电路进一步用于计算所述击穿电压与已知击穿电压之间的差值，计算已知偏置电压与所述差值之和以获得目标偏置电压，并且控制所述受控电压源提供所述目标偏置电压作为所述传感器单元的工作偏置电压。12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理电路进一步用于基于所述击穿电压和特定偏置电压计算所述传感器单元的特定偏置过压，并且基于所述特定偏置过压确定所述传感器单元在所述特定偏置电压下的增益。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述特定偏置电压是工作偏置电压， 所述处理电路进一步用于根据以下公式对所述传感器单元检测到的有效事件的能量E0进行校正:E = Eo*Go/G, 其中，E为经校正的能量，G为所述传感器单元在所述工作偏置电压下的增益，Go为预定常数。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于， 所述受控电压源进一步用于为所述传感器单元提供所述工作偏置电压； 所述处理电路进一步用于控制所述受控电压源提供所述工作偏置电压，基于所述检测信号计算有效电流，并且基于所述有效电流计算所述有效事件的能量。15.—种用于测量击穿电压的设备，包括与传感器阵列中的多个传感器单元一一对应的多个如权利要求1至12任一项所述的用于测量击穿电压的装置。16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述处理电路进一步用于根据所述检测信号计算对应传感器单元检测到的有效事件的全部或者部分能量Eo，并且根据以下公式对所述能量Eo进行校正:E = Eo*Go/G, 其中，E为经校正的能量，G为所述对应传感器单元的增益，Go为预定常数。17.—种用于测量击穿电压的设备，包括受控电压源、电压控制电路、与传感器阵列中的多个传感器单元--对应的多个电流检测电路和多个处理电路，其中: 所述受控电压源的输出端分别连接所述多个传感器单元的输入端，所述受控电压源用于为所述多个传感器单元提供一系列测试偏置电压； 所述电压控制电路的输出端连接所述受控电压源的输入端，所述电压控制电路用于控制所述受控电压源提供所述一系列测试偏置电压； 所述多个电流检测电路中的每一个的输入端连接对应传感器单元的输出端，所述多个电流检测电路中的每一个用于检测所述对应传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号； 所述多个处理电路中的每一个的输入端连接所述电流检测电路的输出端和所述电压控制电路的输出端，所述多个处理电路中的每一个用于基于所述检测信号计算与所述一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于所述一系列测试偏置电压和所述暗电流确定所述对应传感器单元的击穿电压。18.—种用于测量击穿电压的方法，包括:为传感器单元提供一系列测试偏置电压；检测所述传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号；基于所述检测信号计算与所述一系列测试偏置电压分别对应的暗电流；以及基于所述一系列测试偏置电压和所述暗电流确定所述传感器单元的击穿电压。
【专利摘要】本发明提供一种用于测量击穿电压的装置、设备及方法。该装置包括受控电压源、电流检测电路和处理电路。受控电压源的输出端连接传感器单元的输入端，受控电压源用于为传感器单元提供一系列测试偏置电压。电流检测电路的输入端连接传感器单元的输出端，电流检测电路用于检测传感器单元输出的电流信号并生成对应的检测信号。处理电路的输入端连接电流检测电路的输出端，处理电路的输出端连接受控电压源的输入端，处理电路用于控制受控电压源提供一系列测试偏置电压，基于检测信号计算与一系列测试偏置电压分别对应的暗电流，并基于一系列测试偏置电压和暗电流确定传感器单元的击穿电压。本发明可以快速、准确、高效地确定传感器单元的击穿电压。
【IPC分类】G01R31/14
【公开号】CN105548848
【申请号】CN201510953869
【发明人】许剑锋, 赵指向, 黄秋, 龚政, 彭旗宇
【申请人】武汉中派科技有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月17日