SiPM阵列的读出电路和读出方法以及读出系统技术方案

本申请提供了一种SiPM阵列读出电路和方法以及系统。该读出电路包括：SiPM阵列，被分割为预定个数的分组，所述SiPM阵列中的SiPM芯片检测与该SiPM芯片耦合的发光体发出的光信号；运算放大器，针对每个所述分组对所述光信号进行求和，并输出每个所述分组的求和结果；总运算放大器，对所述运算放大器的所述求和结果进行运算，得到总求和信号；比较器，将来自所述运算放大器的所述求和结果分别与预先设定的阈值进行比较，并且输出所述比较器的比较结果；与门，将所有的所述比较结果合并，生成控制信号；以及模拟开关，根据所述控制信号输出所述总求和信号。根据本申请，可以降低噪声事件的误触发，大幅降低SiPM阵列的能量检测下限。大幅降低SiPM阵列的能量检测下限。大幅降低SiPM阵列的能量检测下限。

【技术实现步骤摘要】
SiPM阵列的读出电路和读出方法以及读出系统


[0001]本申请涉及辐射探测器领域，尤其涉及一种SiPM阵列的读出电路和读出方法以及读出系统。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，硅光电倍增管(SiPM)由于其具备体积小，工作电压低，对磁场不敏感，响应均匀性好，易封装，造价低等优点，在辐射探测器领域得到了越来越广泛的应用。与传统的光电倍增管(PMT)相比，硅光电倍增器件能够解决探测、定时和量化低光信号到单光子水平的问题，并且几乎具有固态传感器的所有优点。
[0003]但是，硅光电倍增管由于暗噪声计数率远远高于光电倍增管(PMT)，因此，在对能量检测下限要求较高的应用上，还存在进一步提高的余地。例如，在将大面积SiPM阵列与块状闪烁体耦合后对低能X射线或者伽马射线进行测量时，明显存在能量探测下限较高的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供SiPM阵列读出电路以及SiPM阵列读出系统，能够降低噪声事件的误触发，有效改善SiPM阵列面积越大暗噪声水平越高的问题，并且能够大幅降低SiPM阵列的能量检测下限。
[0005]本申请的目的采用以下技术方案实现：
[0006]本申请的一个方面提供了一种SiPM阵列读出电路，包括：SiPM阵列，被分割为预定个数的分组，所述SiPM阵列中的SiPM芯片用于检测与该SiPM芯片耦合的发光体发出的光信号；运算放大器，用于针对每个所述分组对所述光信号进行求和，并输出每个所述分组的求和结果；总运算放大器，用于对所述运算放大器的所述求和结果进行运算，得到总求和信号；比较器，用于将来自所述运算放大器的所述求和结果分别与预先设定的阈值进行比较，并且输出所述比较器的比较结果；与门，用于将所有的所述比较结果合并，生成控制信号；以及模拟开关，用于根据所述控制信号输出所述总求和信号。
[0007]根据本申请的一个方面，通过SiPM阵列分区自符合的方式，可以降低噪声事件的误触发，有效改善SiPM阵列面积越大暗噪声水平越高的问题，大幅降低SiPM阵列的能量检测下限，让更多的应用方向可以使用SiPM阵列来替代传统的PMT进行光电探测。
[0008]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述比较器仅在每个所述分组的求和结果都超过阈值的情况下，输出所述比较结果。
[0009]根据该结构，只有在所有分组的求和结果都超过阈值的情况下，才输出比较结果，这样能够减少输出的次数，降低能量消耗。
[0010]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述SiPM阵列读出电路还包括延时模块，所述模拟开关根据所述控制信号输出经过所述延时模块后的所述总求和信号。
[0011]根据该结构，由于在控制信号的输出过程中经过了延时模块，因此能够实现实现
信号传输的延时。
[0012]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述比较器的数量与SiPM阵列被分割的分组数量相同，并且每个比较器均使用相同的阈值。
[0013]根据该结构，通过使比较器的数量与SiPM阵列被分割的分组数量相同，并且使每个比较器的阈值均相同，从而能够使比较器的结果更准确，更容易掌握比较器的结果。
[0014]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述模拟开关为单通道模拟开关。
[0015]根据该结构，能够实现信号链路中的信号切换，并且响应快速且准确、无机械触点、体积小和使用寿命长。
[0016]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述预定个数的所述求和结果分别经过所述预定个数的比较器。
[0017]根据该结构，能够使比较器的结果更准确，更容易掌握比较器的结果。
[0018]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，所述SiPM阵列由被分割为预定个数的分组的所述SiPM芯片按照一定顺序排列而成。
[0019]根据该结构，能够根据产品需要自由地设计SiPM芯片阵列，设计上更自由。
[0020]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，每个所述分组的SiPM芯片的数量相同；所述SiPM阵列从内到外设置有多个环形结构，且每个所述环形结构中SiPM芯片的数量是预定个数的一倍或多倍。
[0021]根据该结构，能够将SiPM阵列设置为多层环形结构，每层环形结构中设置有预定个数的倍数数量的SiPM芯片，用户可以根据实际应用中的性能需求和成本需求设置每层环形结构中SiPM芯片的数量和疏密程度，适用范围广。
[0022]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，每个所述环形结构中，所有SiPM芯片的从外向内的轴向延伸线相交于一点。
[0023]根据该结构，SiPM芯片的排列更有规则性，易于加工，有助于提高产品良率。
[0024]优选地，在本申请的SiPM阵列读出电路中，每个环形结构中对应每个分组的SiPM芯片的数量相同。
[0025]根据该结构，使得每个分组都有较为均等的几率接收到放射性物质，后续每个分组对应的运算放大器和比较器的运算量比较平均，避免部分分组对应的器件承担的运算量较大、另外一些分组对应的器件赋闲的情况，从整体上提高数据处理效率。
[0026]本申请的另一个方面提供了一种SiPM阵列读出方法，其特征在于，包括：利用被分割为预定个数的分组的SiPM阵列中的SiPM芯片检测与该SiPM芯片耦合的发光体发出的光信号；针对每个所述分组对所述光信号进行求和，并输出每个所述分组的求和结果；对所述求和结果进行运算，得到总求和信号；将所述求和结果分别与预先设定的阈值进行比较，并且输出比较结果；将所有的所述比较结果合并，生成控制信号；以及根据所述控制信号输出所述总求和信号。
[0027]根据本申请的一个方面，通过SiPM阵列分区自符合的方式，可以降低噪声事件的误触发，有效改善SiPM阵列面积越大暗噪声水平越高的问题，大幅降低SiPM阵列的能量检测下限，让更多的应用方向可以使用SiPM阵列来替代传统的PMT进行光电探测。
[0028]本申请的再一个方面提供了一种SiPM阵列读出系统，其特征在于，包括上述的SiPM阵列读出电路。
[0029]根据本申请的一个方面，通过SiPM阵列分区自符合的方式，可以降低噪声事件的误触发，有效改善SiPM阵列面积越大暗噪声水平越高的问题，大幅降低SiPM阵列的能量检测下限，让更多的应用方向可以使用SiPM阵列来替代传统的PMT进行光电探测。
附图说明
[0030]下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
[0031]图1是本申请实施例提供的一种SiPM阵列读出电路的结构框图；
[0032]图2是本申请实施例提供的一种SiPM阵列读出电路的结构示意图；
[0033]图3是本申请实施例提供的一种SiPM阵列读出电路的流程示意图。
具体实施方式
[0034]下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiPM阵列读出电路，其特征在于，包括：SiPM阵列，被分割为预定个数的分组，所述SiPM阵列中的SiPM芯片用于检测与该SiPM芯片耦合的发光体发出的光信号；运算放大器，用于针对每个所述分组对所述光信号进行求和，并输出每个所述分组的求和结果；总运算放大器，用于对所述运算放大器的所述求和结果进行运算，得到总求和信号；比较器，用于将来自所述运算放大器的所述求和结果分别与预先设定的阈值进行比较，并且输出所述比较器的比较结果；与门，用于将所有的所述比较结果合并，生成控制信号；以及模拟开关，用于根据所述控制信号输出所述总求和信号。2.根据权利要求1所述的SiPM阵列读出电路，其特征在于，所述比较器仅在每个所述分组的求和结果都超过阈值的情况下，输出所述比较结果。3.根据权利要求1或2所述的SiPM阵列读出电路，其特征在于，所述SiPM阵列读出电路还包括延时模块，所述模拟开关根据所述控制信号输出经过所述延时模块后的所述总求和信号。4.根据权利要求1或2所述的SiPM阵列读出电路，其特征在于，所述比较器的数量与SiPM阵列被分割的分组数量相同，并且每个比较器均使用相同的阈值。5.根据权利要求1或2所述的SiPM阵列读...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈春蕾，
申请(专利权)人：无锡通透光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：