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电路紫外光子计数成像探测器电子读出电路

收藏本文 2024-04-10 点赞:5442 浏览:15429 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:世界空间紫外天文台(WSO/UV)科学项目是以俄罗斯为主导,有中国和德国、意大利等13国科学家参加,共同推动的大型国际空间科学计划。主要有三个有效载荷:高色散光谱仪、长缝光谱仪和高分辨率图像仪。我国主要承担研制出长狭缝光谱仪(LSS/Long Spt Spectrograph)有效载荷。LSS结构的响应波长范围为102~320nm。本课题拟采取基于微通道板和楔条形阳极的紫外光子计数成像探测器,利用光子计数成像技术,通过记录到达位敏阳极的电子云质心的位置,并经过一定时间累积达到成像的目的。该探测器相比于其他探测微弱光的探测器,具有如下优点:背景噪声低、探测量子效率高、信噪比高、无漏电流影响和抗漂移、大面阵、动态范围宽、空间分辨和时间分辨较高等,所以,紫外光子计数成像探测器更适应于地球空间探测。电子读出电路是紫外光子计数成像探测器的主要组成部分,主要对来自位敏阳极的信号进行放大滤波等处理。本论文的目的是研制用于紫外光子计数成像探测器的电子读出电路。本论文首先对紫外光子计数成像系统的工作原理以及成像机理进行了系统的描述,对其成像历程进行了系统的浅析,并根据成像原理对成像系统构成部件进行了介绍。然后着重介绍了紫外光子计数成像系统电子读出电路的设计,并详细浅析了电子读出电路各组成部分的工作原理,包括电荷灵敏前置放大电路、滤波整形电路及峰值保持电路。介绍了器件的选择、硬件电路的设计与实现。最后给出了该电子读出电路的实际测试波形和运用于光子计数成像探测系统中的动态实验结果,并对实验结果进行了浅析。关键词:光子计数成像技术论文楔条形阳极论文电荷灵敏前置放大电路论文滤波整形电路论文峰值保持电路论文

    摘要3-4

    Abstract4-7

    第一章 绪论7-13

    1.1 紫外探测器的探讨作用及国内外进展近况7-9

    1.2 紫外探测器概述9-11

    1.3 本课题的来源及作用11-12

    1.4 本论文探讨的内容及安排12-13

    第二章 基于MCP的紫外光子计数成像探测器及其工作原理13-23

    2.1 光子计数成像技术13-15

    2.1.1 光的粒子性13-14

    2.1.2 光子计数成像技术原理14-15

    2.2 基于MCP的紫外光子计数成像探测器组成及其工作原理15-21

    2.2.1 紫外光源16-17

    2.2.2 微通道板(MCP)17-18

    2.2.3 位敏阳极18-20

    2.2.4 信号采集系统20-21

    2.3 基于MCP的紫外光子计数成像探测器的电子读出电路及其功能21-23

    第三章 电荷灵敏前置放大器及滤波整形电路的设计与实现23-37

    3.1 电荷灵敏前置放大器的设计原理及其研制23-28

    3.1.1 电荷灵敏前置放大器基本原理23-25

    3.1.2 电路设计案例25-28

    3.2 极零相消电路的设计原理及其研制28-31

    3.2.1 RC微分电路工作原理28-29

    3.2.2 极零相消电路设计29-31

    3.3 滤波整形电路的设计其原理及研制31-34

    3.3.1 Sallen-Key滤波器基本原理31-33

    3.3.2 滤波整形电路设计33-34

    3.4 噪声制约34-37

    3.4.1 选取低噪声器件35

    3.4.2 合理的电路板设计35-37

    第四章 可调节脉冲峰值保持电路的设计及实现37-47

    4.1 采样保持37-39

    4.1.1 采样保持原理37-38

    4.1.2 LF398 工作原理38-39

    4.1.3 外接电容的选择39

    4.2 单稳态触发器39-41

    4.3 峰值保持电路结构和基本原理41-44

    4.3.1 模拟电路41-42

    4.3.2 数字电路42-44

    4.4 峰值保持电路测试结果44-47

    第五章 实验测试结果47-55

    5.1 电荷灵敏前放电路与滤波整形电路的调试策略47-48

    5.2 实验测试48-51

    5.3 电路参数对成像效果的影响51-55

    5.3.1 每路放大倍数对成像效果的影响51

    5.3.2 脉冲宽度对空间分辨率的影响51-52

    5.3.3 加入峰值保持电路的影响52-55

    第六章 全文总结与展望55-57

    6.1 全文总结55

    6.2 工作展望55-57

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