一種針對軟x射線譜段高量子效率探測器工作電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及X射線探測技術領域，特別涉及一種針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路，可普遍應用于微弱X射線探測。
【背景技術】
[0002]在深空探測領域，中子星發出的X射線作為一個穩定的基準，可以作為導航參考。由于到達近地軌道后的光譜能量只有單光子量級，所以常規的X射線探測手段無法實現該量級的探測能力。另一解決方案是在前端進行光學放大，即增加像增強器，將高能X粒子轉換成多個可見光光子，用電子倍增CCD進行接收放大。該系統的缺點是前端光學系統復雜，體積較大，無法實現輕小型化，另外系統經過多次轉換，噪聲較大，系統延時較大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路，該電路可以實現單光子X射線的探測。
[0004]本發明的上述目的通過以下方案實現:
[0005]一種針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路，包括探測器(211)、電阻Rp電容C1、電壓調節電路和讀出電路；其中:探測器(211)的輸出端分別與電阻R1和讀出電路連接，電阻R1的另一端連接電壓調節電路，且電壓調節電路的另一端連接外部電壓源；電容C1的一端連接在電阻RjP電壓調節電路之間，電容C1的另一端接地；其中，電壓調節電路對外部電壓源施加在探測器(211)上的電壓進行調節，讀出電路對探測器(211)輸出電子進行放大輸出。
[0006]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電壓調節電路包括電阻民和變阻器(241)，其中:電阻R2的一端接電阻R1，另一端接變阻器(241);變阻器(241)的另外兩端分別接外部電壓源和接地。
[0007]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，讀出電路包括電容C2、場效應管(221)、電荷靈敏前置放大器(231)和信號輸出端(201)，其中:電容C2的一端接探測器(211)的輸出端，另一端連接場效應管(221)的柵極；場效應管(221)的源極接地，場效應管(221)的漏極接電荷靈敏前置放大器(231)的輸入端；電荷靈敏前置放大器(231)的輸出端接信號輸出端(201)。
[0008]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，場效應管(221)為N溝結構的終場效應晶體管。
[0009]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電壓調節電路對外部電壓源施加在探測器(211)上的電壓進行調節，使得探測器(211)受外部電壓源提供的偏置電壓控制，且工作于臨界自激的雪崩狀態，即使得探測器(211)的偏置電壓低于自激電壓5?1Vo
[0010]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電阻R1的阻值范圍為50ΜΩ ?200ΜΩ。
[0011]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電容C1的電容值范圍為 1nF ?100nF0
[0012]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電容C2的電容值范圍為 3.75nF ?10nF0
[0013]在上述的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路中，電阻民的阻值為IM Ω ;變阻器(241)的最大最大阻值為2M歐姆，且功率大于0.05W。
[0014]本發明與現有技術相比，具有以下優點:
[0015](I)、本發明通過電壓調節電路對探測器的偏置電壓進行控制，使探測器工作于臨界雪崩放大狀態，可以增大探測器的放大倍數，提高靈敏度，從而實現微弱X射線探測；
[0016](2)、本發明在讀出電路中采用場效應管和電荷靈敏前置放大器對探測器輸出電子進行能量放大，具有耦合電容小、靈敏度高、信噪比高的特點；
[0017](3)、本發明在探測器輸出端連接限流電阻R1，實現探測器在雪崩-泯滅狀態切換，從而完成對單光子的脈沖響應，同時該電阻對探測器工作時的最大電流進行限制，從而實現對探測器的保護；
[0018](4)、本發明采用電容C1進行去耦合，可以降低電路輸入端的噪聲，提高探測系統的信噪比。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述:
[0021]如圖1所示的電路圖，本發明提供的針對軟X射線譜段高量子效率探測器工作電路包括:探測器211、電阻R1、電容C1、電阻R2、變阻器241、電容C2、場效應管221、電荷靈敏前置放大器231和信號輸出端201，其中:探測器211的輸出端分別與電阻R1和電容(:2連接，電阻R1的另一端連接電阻R2,電阻R2的另一端接變阻器241，變阻器241的另外兩端分別接外部電壓源和接地。電容(:2的另一端連接場效應管221的柵極；場效應管221的源極接地，場效應管221的漏極接電荷靈敏前置放大器231的輸入端；電荷靈敏前置放大器231的輸出端接信號輸出端201。電容C1的一端連接在電阻R i和電阻R2之間，另一端接地。
[0022]在本發明中，采用S1-APD作為探測器211，利用電阻民、變阻器241構成的電壓調節電路對探測器211的偏置電壓進行控制，即調整變阻器241的阻值使探測器211工作于臨界自激的雪崩狀態，從而增大探測器211的放大倍數。在本實施例中，選取R2選擇IM歐姆，變阻器241選擇2M歐姆，功率大于0.05W。如果采用的探測器S1-APD的擊穿電壓為200V，可選擇變阻器241兩端電壓為190V，10V為安全余量。調節變阻器241輸出端電阻由小變大，同時測試探測器211輸出端的偏壓，在某一阻值時探測器在沒有輸入的情況下輸出飽和，此時的探測器211偏置電壓為自激電壓，該自激電壓由探測器211本身特性決定，不同探測器該電壓值不同，需單獨測試。調整電阻使探測器本身偏壓低于