【技术实现步骤摘要】
积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备
本公开涉及核探测技术和核电子学
，具体而言，涉及一种积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备。
技术介绍
随着同步辐射装置的不断进步，对探测器装置的成像要求越来越高。在同步辐射各种实验中广泛应用的探测器是二维像素阵列探测器，通过半导体探测单元(如硅光二极管等)阵列与电子学专用集成电路芯片通过铟球倒装焊封装为一体构成。探测器的飞速进步推动了同步辐射装置的快速发展。目前，计数型像素阵列探测器是小角散射、时间分辨等同步辐射实验中使用的主流探测器。计数型像素阵列探测器的单像素计数率最高为107counts/s、读出帧率最高约为1kHz。应用于同步辐射小角散射实验时，由于计数率不够，为了获得较大角度范围内的散射信息，通常需要通过衰减光强或缩短曝光时间来屏蔽掉一定角度范围内的信号，以保证探测器不饱和，这会大大增加高角度区域数据的统计误差，降低小角散射的数据质量。当计数型像素阵列探测器应用于时间分辨实验时，受读出帧率限制，只能开展毫秒级以上的原位动态观测，无法实现更快的原位动态实验。积分型像素阵列探测器是对一段积分时间内的所有光子信号进行处理，使用复位开关对像素单元电路中的积分电容进行直接复位，复位时间快。与计数型像素阵列探测器相比，积分型像素阵列探测器具有非常明显的等效计数率及读出帧率的优势，不仅同时具有大动态范围及高读出帧率的特性，而且可以获得非常高的等效计数率，其在小角散射、时间分辨等同步辐射实验中的应用，必将推动同步辐射新的实验方法的发展。
【技术保护点】
1.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：/n当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；/n当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；/n根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Q
【技术特征摘要】
1.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；
通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第三输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第三光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；
其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；
其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暗电流修调电路包括修调电容Ccorrect和与所述修调电容Ccorrect连接的控制开关S3、S4，包括：
通过所述暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，包括：
通过控制开关S3、S4，将Ccorrect左极板分时接通参考电压VR1与VR2从所述积分电路抽取电荷，通过控制VR1-VR2的值，使得抽取电荷量Qcali＝Qdark。
5.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss；
将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除所述固定失调电压Voss。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第三输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第三光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，包括：
根据公式
确定所述固定失调电压Voss；其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，还包括：
根据公式
确定所述固定失调电压Voss；其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除所述固定失调电压Voss，包括：
通过所述积分型像素阵列探测器的数字模块中的移位寄存器将所述固定失调电压Voss值换成低7比特配置数据；
通过所述移位寄存器的Config_out端口输出低7比特配置数据；
使用000补齐所述低7比特配置数据的高3位，得到10比特配置数据；
将所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的10比特量化数据在存入移位寄存器链前，与所述10比特配置数据相减，能够消除所述固定失调电压Voss。
9.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；
当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；
通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G...
【专利技术属性】
技术研发人员：周杨帆，谢亮，李秋菊，刘鹏，李贞杰，丁叶，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，湘潭芯力特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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