[发明专利]一种针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路

说明书

技术领域

本发明涉及X射线探测技术领域，特别涉及一种针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路，可普遍应用于微弱X射线探测。

背景技术

在深空探测领域，中子星发出的X射线作为一个稳定的基准，可以作为导航参考。由于到达近地轨道后的光谱能量只有单光子量级，所以常规的X射线探测手段无法实现该量级的探测能力。另一解决方案是在前端进行光学放大，即增加像增强器，将高能X粒子转换成多个可见光光子，用电子倍增CCD进行接收放大。该系统的缺点是前端光学系统复杂，体积较大，无法实现轻小型化，另外系统经过多次转换，噪声较大，系统延时较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路，该电路可以实现单光子X射线的探测。

本发明的上述目的通过以下方案实现：

一种针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路，包括探测器(211)、电阻R₁、电容C₁、电压调节电路和读出电路；其中：探测器(211)的输出端分别与电阻R₁和读出电路连接，电阻R₁的另一端连接电压调节电路，且电压调节电路的另一端连接外部电压源；电容C₁的一端连接在电阻R₁和电压调节电路之间，电容C₁的另一端接地；其中，电压调节电路对外部电压源施加在探测器(211)上的电压进行调节，读出电路对探测器(211)输出电子进行放大输出。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电压调节电路包括电阻R₂和变阻器(241)，其中：电阻R₂的一端接电阻R₁，另一端接变阻器(241)；变阻器(241)的另外两端分别接外部电压源和接地。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，读出电路包括电容C₂、场效应管(221)、电荷灵敏前置放大器(231)和信号输出端(201)，其中：电容C₂的一端接探测器(211)的输出端，另一端连接场效应管(221)的栅极；场效应管(221)的源极接地，场效应管(221)的漏极接电荷灵敏前置放大器(231)的输入端；电荷灵敏前置放大器(231)的输出端接信号输出端(201)。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，场效应管(221)为N沟结构的终场效应晶体管。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电压调节电路对外部电压源施加在探测器(211)上的电压进行调节，使得探测器(211)受外部电压源提供的偏置电压控制，且工作于临界自激的雪崩状态，即使得探测器(211)的偏置电压低于自激电压5～10V。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电阻R₁的阻值范围为50MΩ～200MΩ。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电容C₁的电容值范围为10nF～1000nF。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电容C₂的电容值范围为3.75nF～100nF。

在上述的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路中，电阻R₂的阻值为1MΩ；变阻器(241)的最大最大阻值为2M欧姆，且功率大于0.05W。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)、本发明通过电压调节电路对探测器的偏置电压进行控制，使探测器工作于临界雪崩放大状态，可以增大探测器的放大倍数，提高灵敏度，从而实现微弱X射线探测；

(2)、本发明在读出电路中采用场效应管和电荷灵敏前置放大器对探测器输出电子进行能量放大，具有耦合电容小、灵敏度高、信噪比高的特点；

(3)、本发明在探测器输出端连接限流电阻R₁，实现探测器在雪崩-泯灭状态切换，从而完成对单光子的脉冲响应，同时该电阻对探测器工作时的最大电流进行限制，从而实现对探测器的保护；

(4)、本发明采用电容C₁进行去耦合，可以降低电路输入端的噪声，提高探测系统的信噪比。

附图说明

图1为本发明的针对软X射线谱段高量子效率探测器工作电路示意图。

具体实施方式