管陣列法的基本工作原理示意圖；
[0035] 圖3為DPC(左）和S⑶C(右）的讀出網(wǎng)絡示意圖；
[0036] 圖4為S⑶C、DPC像素點圖和理想效果；
[0037] 圖5為本發(fā)明一實施例的閃爍體中子探測器系統(tǒng)的示意圖。
[0038] 圖6為本發(fā)明一實施例的閃爍體中子探測器的數(shù)字化讀出系統(tǒng)的示意圖。
[0039] 圖7為本發(fā)明一實施例的電流前放電路的示意圖；
[0040] 圖8為本發(fā)明另一實施例的電流如放電路的不意圖；
[0041] 圖9為數(shù)字電路邏輯示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形 式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本公開將 全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清 晰，夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它 們的詳細描述。
[0043] 圖5為本發(fā)明一實施例的閃爍體中子探測器系統(tǒng)的示意圖。如圖5所示，閃爍體 中子探測器系統(tǒng)包括中子敏感閃爍體31、波移光纖陣列32、MAPMT33、數(shù)字化讀出系統(tǒng)34以 及處理模塊35。
[0044] 中子敏感閃爍體31由中子敏感材料、電離輻射靈敏材料等構(gòu)成，實現(xiàn)對入射中子 的轉(zhuǎn)換和閃爍發(fā)光。
[0045] 波移光纖陣列32由兩組排布方向互相垂直的波移光纖構(gòu)成，貼近中子敏感閃爍 體31的表面放置，對中子敏感閃爍體31產(chǎn)生的閃爍光進行收集和傳輸。
[0046] MPMT 33與波移光纖陣列32連接，對光纖傳輸過來的光子進行光電轉(zhuǎn)換。MPMT 33的每個陽極對應所述數(shù)字化讀出系統(tǒng)的一個模擬通道。
[0047] 本發(fā)明實施例的閃爍體中子探測器系統(tǒng)中的數(shù)字化讀出系統(tǒng)34,基于ASIC芯片 設(shè)計。數(shù)字化讀出系統(tǒng)34用于對所述閃爍體中子探測器產(chǎn)生的電信號進行增益調(diào)整；并將 中子信號甄別出來和剔除γ信號并輸出方波信號；以及對方波信號進行并串轉(zhuǎn)換從而輸 出串行數(shù)字信號。
[0048] 在一實施例中，MAPMT 33的一個陽極對應ASIC的一個通道，各通道獨立處理信 號，各通道可以獨立增益調(diào)整，與MAPMT 33實現(xiàn)整體的增益一致性，進行增益調(diào)整可通過 慢控制的方法實現(xiàn)各通道的增益調(diào)節(jié)；在ASIC芯片中實現(xiàn)模擬多通道集成和模數(shù)混合設(shè) 計，最終輸出串行數(shù)字信號，串行信號包含時間信息和位置信息；模擬單通道內(nèi)包括電流前 放電路、積分成形電路、比較器等，電流前放電路實現(xiàn)增益調(diào)整，在積分電路設(shè)計中兼顧考 慮了計數(shù)率和η/γ抑制比，比較器用于甄別中子和剔除γ。具體甄別方法是在通過高速 比較器時，中子信號有過閾輸出，γ沒有過閾輸出，由此可以甄別中子和剔除γ。MPMT和 ASIC都是多通道集成的結(jié)構(gòu)。由于多通道的集成度高，串擾通過通道間的寄生電容相互影 響。集成度越高，串擾影響越大。通過減少輸入阻抗可以減少串擾的影響。
[0049] 處理模塊35對數(shù)字化讀出系統(tǒng)34輸出的串行數(shù)字信號進行同步和串并轉(zhuǎn)換，以 及按時間順序記錄各模擬通道的中子過閾情況。處理模塊35還可進行數(shù)據(jù)壓縮，去除所有 通道都沒有中子過閾的記錄，以及將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。
[0050] 圖6為本發(fā)明一實施例的閃爍體中子探測器的數(shù)字化讀出系統(tǒng)的示意圖。如圖6 所示，在本實施例中，閃爍體中子探測器的數(shù)字化讀出系統(tǒng)14包括3個模擬通道LA1、LA2、 LA3,以及2個數(shù)字通道LD1、LD2。模擬通道LA1、LA2為一組，數(shù)字通道LDl接收該組模擬 通道中的模擬通道LA1、LA2輸出的方波信號，并進行并串轉(zhuǎn)換從而輸出串行數(shù)字信號。模 擬通道LA3構(gòu)成另一組模擬通道，數(shù)字通道LD2接收該組模擬通道中的模擬通道LA3輸出 的方波信號，并進行并串轉(zhuǎn)換從而輸出串行數(shù)字信號。
[0051] 如圖6所述，各模擬通道LA1、LA2、LA3包括電流前放電路11和甄別電路12。各 數(shù)字通道LDl、LD2包括時鐘電路21、同步電路22和并串轉(zhuǎn)換電路23。
[0052] 電流前放電路31用于對所述閃爍體中子探測器產(chǎn)生的電信號進行增益調(diào)整，包 括共柵極輸入單元和與共柵極輸入單元相連的電流傳輸器。
[0053] 圖7為本發(fā)明一實施例的電流前放電路的示意圖；圖8為本發(fā)明另一實施例的電 流前放電路的示意圖。
[0054] 如圖7所示，電流前放電路31包括共柵極輸入單元NMO和電流傳輸器。在本實施 例中，電流傳輸器包括共源共柵的電流鏡陣列，該共源共柵的電流鏡陣列例如包括共源共 柵晶體管PMO~PM6以及分別與共源共柵晶體管PMO~PM6相連的多個開關(guān)。該多個開關(guān) 的另一端均與電流傳輸器的輸出端相連。
[0055] 在一實施例中，共柵極輸入管NMO的柵壓由一個運算放大器A提供，該運算放大器 A的輸出又通過共柵極輸入管NMO的源極反饋到運算放大器A的輸入端。運算放大器A的 增益為B，電流前放電路11的輸入阻抗則可降低到
【主權(quán)項】
1. 一種閃爍體中子探測器的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，包括多個模擬通道和多個 數(shù)字通道，其中每個模擬通道包括： 電流前放電路，用于對所述閃爍體中子探測器產(chǎn)生的電信號進行增益調(diào)整； 甄別電路，用于對所述電流前放電路輸出的電流信號進行積分成形，通過幅度甄別將 中子信號甄別出來和剔除γ信號并輸出方波信號； 其中所述多個模擬通道分為至少一組，每組包括至少一個模擬通道，每個數(shù)字通道接 收一組模擬通道中所述至少一個模擬通道輸出的方波信號并進行并串轉(zhuǎn)換從而輸出串行 數(shù)字信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述電流前放電路包括共柵極 輸入單元和與所述共柵極輸入單元相連的電流傳輸器。
3. 如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述電流傳輸器包括共源共柵 電流鏡陣列。
4. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述甄別電路包括RC積分電路、 與所述RC積分電路相連的CR-RC積分成形電路和比較器。
5. 如權(quán)利要求3所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述共源共柵電流鏡陣列包括 多組鏡像管、級聯(lián)管和控制電流鏡選通的開關(guān)管，所述鏡像管、級聯(lián)管和開關(guān)管具有相同的 寬長比，并由相同柵寬、相同柵長的多個MOS管并聯(lián)而成。
6. 如權(quán)利要求4所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述比較器包括預放大器、鎖存 器、自偏置差分放大器、反相器。
7. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其中每個數(shù)字通道包括： 時鐘電路，用于將時鐘信號多倍分頻為時間軸信號； 同步電路，用于將來自模擬通道的方波信號與時鐘信號進行同步； 并串轉(zhuǎn)換電路，用于將來自于所述同步電路的并行信號轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，其中所 述串行數(shù)字信號包括位置信息和時間信息。
8. 如權(quán)利要求7所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，同步后的方波信號的上升沿與 時鐘信號的上升沿對齊。
9. 如權(quán)利要求7所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述時間軸信號的上升沿與時 鐘信號的下降沿對齊。
10. 如權(quán)利要求7所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述串行數(shù)字信號的起始位跨 在所述時間軸信號的半周期的跳變沿上。
11. 如權(quán)利要求7所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，其特征在于，如果第N個模擬通道有方信號 輸出，則在接下來的時間軸信號的半周期內(nèi)的第N個時鐘信號位置有脈沖。
12. -種閃爍體中子探測器系統(tǒng)，其特征在于，包括： 中子敏感閃爍體； 波移光纖陣列，包括兩組相互垂直排布的波移光纖，貼近所述中子敏感閃爍體表面設(shè) 置； ΜΑΡΜΤ，與波移光纖連接；以及 如權(quán)利要求1-11中任一項所述的數(shù)字化讀出系統(tǒng)，所述MAPMT的每個陽極對應所述數(shù) 字化讀出系統(tǒng)的一個模擬通道。
13. 如權(quán)利要求12所述的閃爍體中子探測器系統(tǒng)，其特征在于，還包括：處理模塊，配 置為對數(shù)字化讀出系統(tǒng)輸出的串行數(shù)字信號進行同步和串并轉(zhuǎn)換，以及按時間順序記錄各 模擬通道的中子過閾情況。
14. 如權(quán)利要求13所述的閃爍體中子探測器系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊還配置 為：進行數(shù)據(jù)壓縮，去除所有通道都沒有中子過閾的記錄。
15. 如權(quán)利要求13所述的閃爍體中子探測器系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊還配置 為：將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了閃爍體中子探測器系統(tǒng)及其數(shù)字化讀出系統(tǒng)，閃爍體中子數(shù)字化讀出系統(tǒng)包括多個模擬通道和多個數(shù)字通道，其中每個模擬通道包括：電流前放電路，用于對所述閃爍體中子探測器產(chǎn)生的電信號進行增益調(diào)整；甄別電路，用于對所述電流前放電路輸出的電流信號進行積分成形，通過幅度甄別將中子信號甄別出來和剔除γ信號并輸出方波信號；其中所述多個模擬通道分為至少一組，每組包括至少一個模擬通道，每個數(shù)字通道接收一組模擬通道中所述至少一個模擬通道輸出的方波信號并進行并串轉(zhuǎn)換從而輸出串行數(shù)字信號。通過進行單路甄別，使得與中子探測器構(gòu)成的整個系統(tǒng)具有計數(shù)率高、定位精度高、n/γ抑制比高、大面積制作容易、空間資源消耗低。
【IPC分類】G01T3-06
【公開號】CN104635255
【申請?zhí)枴緾N201510114446
【發(fā)明人】肖騰飛, 魏微, 王錚, 趙京偉, 嚴雄波, 孫志嘉, 唐彬
【申請人】中國科學院高能物理研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年3月16日