远紫外电荷分割阳极光子计数成像探测器位置读出电路研究

	远紫外电荷分割阳极光子计数成像探测器位置读出电路研究
	张凯
学位类型	硕士
导师	尼启良
	2014-11
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	光学工程
关键词	远紫外光子计数成像探测器楔条形阳极（wsa) Fpga 数据采集分辨率
摘要	由于许多天体发射极其微弱的紫外辐射（波长范围10nm~ 400nm的电磁波），因此，紫外光子计数成像探测在天文观测、深空探测、电离层遥感等领域有非常重要的应用背景及需求。随着“嫦娥”三号的成功发射，紫外二维位置灵敏光子计数成像探测器在深空探测方面已得到应用。项目组所研制的远紫外密封管式光子计数成像探测器主要由镀有碘化铯（CsI）阴极的微通道板（MCP）堆、感应电荷位敏阳极、位置读出电路及数据采集软件四个部分组成。探测器的工作原理如下：入射到CsI 阴极的紫外光子由其转换成光电子，光电子被MCP堆进一步倍增后形成包含106~107电子的电子云，电子云被电阻阳极接受后在密封管外紧贴其后面的位敏阳极上产生感应电荷脉冲，这些脉冲输入到后续的位置读出电路，由其确定电子云质心位置即入射紫外光子的位置。位置读出电路是远紫外光子计数成像探测器的一个重要组成部分，也是本文的重点研究内容，主要分为模拟处理电路和数据采集电路两部分，其作用是对阳极输出的电荷信号放大、保持和采集。本文首先介绍了基于位置灵敏阳极的光子计数探测器的结构，其次设计了基于FPGA+USB2.0系统的数据采集和传输电路系统，详细分析了电路的各组成部件及工作原理，给出了相关的软硬件设计方案。最后，对所设计的数据采集电路进行了调试，并用其对探测器分辨率进行了测试，对测试过程中出现的图像拖尾及模糊现象进行了分析，并给出了解决方案。实验结果表明，所研制的数据采集电路工作性能稳定，数据传输速度快，在光子计数率不超过100kcounts/s的情况下，能获得分辨率为5lp/mm的清晰图像，满足探测器的要求。本文的创新点有两个：1、在远紫外探测器的模拟处理电路部分去掉峰值保持模块，选用具有采样保持功能的A/D转换芯片来实现准确采样，这样做降低了模拟处理电路设计的难度；2、所研制的数据采集电路能够完全替代NI公司的数据采集卡，使探测器系统能够满足未来的工程化需要。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44714
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	张凯. 远紫外电荷分割阳极光子计数成像探测器位置读出电路研究[D]. 中国科学院大学,2014.

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