[实用新型]一种计数率自适应型SiPM读出电路

说明书

一种计数率自适应型SiPM读出电路，包括：SIPM，检测闪烁晶体的荧光信号；运算放大器、比较器、单片机和电压转化电路，本专利申请通过比较器将放大后的SiPM信号S_放大与参考电压V_参考进行比较生成数字触发信号到单片机，单片机根据检测到的数字触发信号以及内部的时钟计算实时计数率，然后根据计算出的实时计算率将预先存储好的电阻值R1和R2输出到运算放大器对应的双通道数字电位器，从而改变SiPM输出信号的波形，计数率越高，脉冲越窄，放大倍数越大，在不改变硬件设计的情况下针对不同计数率自动调整SiPM信号输出脉冲形状，保证系统的各项关键性能指标不受影响。

技术领域

本实用新型涉及辐射探测技术领域，尤其涉及一种计数率自适应型SiPM读出电路。

背景技术

SiPM的输出信号波形(上升沿，下降沿，脉冲宽度等)主要由其自身的电容C_内部以及后端读出电路的电阻值R_读出决定(形成CR滤波电路)，目前几乎所有的SiPM信号读出都使用固定不变的输出信号波形。

然而在SiPM的很多应用中，系统的计数率特性会随时改变，某些情况下计数率会变得特别高，如果使用固定不变的SiPM输出信号脉冲宽度，会导致高计数率情况下SiPM信号出现堆积现象，影响电路的能量分辨率以及时间分辨率。

现有专利CN201710011138.5基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法：记录的1个等效光子脉冲的幅度，除以高速放大器的放大倍数得到1p.e.原始脉冲的幅度；在弱光照射下，记录SiPM幅度并换算得到入射光脉冲的单脉冲平均光子数；撤掉高速放大器，将SiPM输出的信号通入数字示波器；逐步线性增加光强，记录各次SiPM输出电脉冲的幅度及对应的光源光强调节旋钮的刻度；换算出各次SiPM输出电脉冲的p.e.数及各次单个光脉冲的平均光子数；各次实验点画出曲线的p.e.数的渐近值即为动态范围。本发明提出的方法克服了现有的测量方法中存在的需标准探测器定标光强、对激光器重复频率要求高及装置复杂的问题。

实用新型内容

本专利申请提供了一种计数率自适应型SiPM读出电路，包括：SIPM，检测闪烁晶体的荧光信号；运算放大器，接SIPM，用于放大SIPM传输的荧光信号；比较器，用于将放大后的信号与V_参考进行比较；单片机，接收比较器的输出的信号、计算实时计数率，将电阻值R1和R2输出到运算放大器对应的双通道数字电位器；

电压转化电路，电压转化电路接入外部输入电压，用于SIPM、运算放大器、比较器、双通道数字电位器以及单片机的供电。

优选的，外部输入电压选用5v电压。

优选的，外部输入电压采用USB供电，或者采用可充电电池供电。

优选的，电压转化电路输出多路不同电压，电压转化电路采用电源管理芯片，如MPCI873Q。

优选的，双通道数字电位器选用DS1267B。

优选的，R1为SiPM原始信号S_原始进入运放+输入端的接地电阻，用于控制脉冲宽度。

优选的，R2为运放的反馈电阻，用于控制放大倍数。

本实用新型的有益效果：本专利申请通过比较器将放大后的SiPM信号S放大与参考电压V参考进行比较生成数字触发信号到单片机，单片机根据检测到的数字触发信号以及内部的时钟计算实时计数率，然后根据计算出的实时计算率将预先存储好的电阻值R1和R2输出到运算放大器对应的双通道数字电位器，从而改变SiPM输出信号的波形，计数率越高，脉冲越窄，放大倍数越大，这样便可在不改变硬件设计的情况下针对不同计数率自动调整SiPM信号输出脉冲形状，保证系统的各项关键性能指标不受影响。

附图说明

图1为本实用新型的控制原理图。