Szybkie, wielokanalowe ullady scalone pracujace w trybie

ROZPRAWY
MONOGRAFIE
Q
A
Q
CJ+O
ROBERT SZCZYGIEL
Szybkie, wielokanalowe uklady scalone
pracujace w trybie zliczania pojedynczych fotonów
w systemach detekcji
niskoenergetycznego promieniowania X
cc_]
HjI I
uuvdrujnioujr rgh
KRRKÓUJ 2012
Spis tresci
Streszczenie
7
Summary
8
Wykaz najwazniejszych
1.
2.
oznaczen i skrótów
9
Wprowadzenie
11
1.1.
15
Zakres pracy
Rejestracja promieniowania
X
za
pomoca
segmentowanych detektorów
17
krzemowych
2.1.
2.2.
2.3.
3.
Charakterystyka promieniowania X i jego wytwarzanie
17
2.1.1.
Promieniowanie hamowania
18
2.1.2.
Promieniowanie
2.1.3.
Promieniowanie
18
charakterystyczne
synchrotronowe
Oddzialywanie promieniowania X z materia
Efekt fotoelektryczny
2.2.1.
2.2.2.
Zjawisko Comptona (rozpraszanie nieelastyczne)
2.2.3.
Produkcja par elektron-pozyton
21
2.2.4.
Rozpraszanie Rayleigha (elastyczne)
24
2.2.5.
Oddzialywanie promieniowania X
25
Paskowe i
z
krzemem
pikselowe detektory krzemowe
21
22
23
24
26
2.3.1.
Ogólna charakterystyka detektorów krzemowych
27
2.3.2.
Dioda
28
pólprzewodnikowa jako
ukladów elektroniki
Projektowanie
detektor
promieniowania
odczytu pracujacych
w
trybie zliczania
pojedynczych fotonów
Tryby
3.2.
Szybkosc
3.3.
Architektura toru elektroniki
39
3.3.1.
odczytu
Idealny wzmacniacz ladunkowy
41
3.3.2.
Uklady ksztaltujace
42
3.3.3.
3.4.
pracy ukladów do
31
3.1.
odczytu
dzialania ukladów
detektorów
pólprzewodnikowych
zliczajacych
Rzeczywisty wzmacniacz ladunkowy z ukladami ksztaltujacymi
3.3.4.
Uklady równowazenia par biegun-zero
3.3.5.
Bloki cyfrowego przetwarzania danych
3.3.6.
Transfer danych do systemu akwizycji danych
3.3.7.
Konfiguracje ciaglego odczytu danych
Pomiary parametrów wielokanalowych ukladów zliczajacych
31
33
50
58
63
65
66
67
5
3.4.1.
Pomiary wzmocnienia napieciowego i szumów
Pomiary parametrów w obecnosci efektu podzialu ladunku
3.4.2.
w
3.5.
4.
4.2.
4.3.
5.
70
detektorze
75
Podsumowanie
77
Przyklady aplikacji
4.1.
68
Uklad scalony RG64
78
4.1.1.
Architektura
78
4.1.2.
Przykladowe wyniki pomiarów
81
4.1.3.
Podsumowanie
86
Uklady
88
scalone PX90 i FPDR90
4.2.1.
Architektura
4.2.2.
Przykladowe wyniki pomiarów
105
89
4.2.3.
Podsumowanie
115
116
Uklad scalony PXD18k
4.3.1.
Architektura
116
4.3.2.
Przykladowe wyniki pomiarów
119
4.3.3.
Podsumowanie
123
125
Podsumowanie
125
5.3.
Szybkie
Szybkie przetwarzanie danych cyfrowych
Pomiary parametrów analogowych ukladów zliczajacych
5.4.
Przyklady aplikacji
127
5.5.
Przewidywane kierunki rozwoju
131
5.1.
5.2.
formowanie
sygnalu
126
127
Bibliografia
133
Zalaczniki
144
A.
Szybkie
ksztaltowanie
B.
Ksztaltowanie impulsu
zwrotnym
C.
Obliczenia
sygnalu
za
z
uzyciem przedwzmacniacza ladunkowego
pomoca wzmacniacza ladunkowego
sprzezeniem
148
Krummenachera
sredniej efektywnej
ze
144
szerokosci segmentu detektora
155