[发明专利]一种IsCMOS相机动态范围标定系统

说明书

本发明提供一种IsCMOS相机动态范围标定系统，包括LED标定光源系统、驱动电路、刻槽结构、增强型镜面反射膜和光纤；所述LED标定光源系统布置在HERD量能器系统下方的出口位置；所述LED标定光源系统包括多组LED标定光源，所述LED标定光源系统包括结构面板，所述结构面板上设置刻槽结构，刻槽结构中铺设增强型镜面反射膜，光纤从增强型镜面反射膜上通过刻槽结构，装配有多组LED标定光源的PCB板覆盖在刻槽结构上，每个刻槽结构配置独立的一组LED标定光源，所述PCB板上布置有与多组LED标定光源配套的驱动电路。本发明解决HERD量能器IsCMOS相机大动态范围标定问题。

技术领域

本发明属于空间科学领域，具体涉及一种IsCMOS相机动态范围标定系统。

背景技术

现有技术中的相机动态范围标定系统包括光纤、光电器件、HERD探测设施、IsCMOS相机。

其中，光纤是一种可以传输光信号的玻璃纤维，它的品类非常多，其特点是柔韧性好，可以灵活布置。在物理试验中，光纤常常作为光导介质将晶体中产生的荧光信号引出到后端的光电器件，荧光信号的波长范围为400nm～760nm。

光电器件是一种基于光电效应，将闪烁荧光信号转换为电信号的器件,常见的光电转换器件有光电倍增管、光电二极管，ICCD相机等。不同光电器件工作波长不同，即能将不同能量的光子转换为电信号。当荷电粒子或者伽玛射线进入闪烁晶体之后，会根据能量大小的不同发生各种电离辐射效应，产生荧光信号。这些荧光可以通过直接方式(晶体与光电器件直接耦合)或间接方式(荧光通过光纤传播)到达后端的光电器件，并经过光电转换变成电信号。

空间高能辐射探测设施(HERD)是安装在中国空间站上用于高能宇宙线测量的探测设施，由量能器(calorimeter、CALO)、径迹仪(FIberTracker、FIT)、塑闪探测器(PlasticScintillation Detector、PSD)、硅探测器(SiliconChargeDetector、SCD)、穿越辐射探测器(TransitionRadiation Detector、TRD)等多个探测器子系统组成。

HERD探测设施中最主要的是位于中间位置的量能器CALO。量能器CALO探测器子系统由三部分组成：7500块3cm见方的LYSO晶体构成的晶体阵列，负责将高能宇宙线信号转换为荧光信号；IsCMOS相机，负责读取荧光信号；PD系统，负责读取荧光信号。宇宙线在每一块LYSO晶体中产生的荧光信号由耦合在晶体上表面的光纤光导片引出。光纤光导片共有四个引出端口，其中一路光纤端口将信号送往低量程IsCMOS相机，一路光纤端口将信号送往高量程IsCMOS相机。其它两路光纤端口与触发系统相连。低量程IsCMOS相机与高量程IsCMOS相机全同，只是设置的工作参数有差异。高量程IsCMOS相机增益倍数较低，以利于更高能量范围信号的测量。

每台相机耦合的光纤总数为7500根。在量能器中发生的粒子簇射信号经由7500根光纤到达相机，相机可将这些信号转换成一幅二维数字化灰度图。设备研制完成之后需要进行标定，才能够准确理解探测到的信号。此外，整个HERD设施需要在轨运行达数年时间，各子探测器及IsCMOS相机的性能都有可能发生改变，这也需要定期进行校准标定。标定的内容主要是确定探测器及两台IsCMOS相机的动态范围。

IsCMOS相机是一种光电探测设备，包括前级光锥和后级光锥、像增强器和一块sCMOS芯片。7500根光纤通过前端微孔板(Fiberplate)耦合到相机。每根光纤耦合到相机的不同区域，相机不同区域之间彼此独立，可以单独收集放大信号。在HERD量能器中，单次粒子入射事例产生的荧光信号通过光纤传递到IsCMOS相机形成二维图像数据。存储下传后进行分析。IsCMOS中有一块微通道板(MCP)，板上的每个微通道在功能上都相当于一个光电倍增管，可以起到光电转换和信号放大的作用。整体上，IsCMOS相机相当于多个微型光电倍增管的集合体。可以同时采集多路信号。

现有技术中的动态范围标定的内容是测定其输入-输出关系曲线。