[发明专利]一种基于APD探测器的脉冲星光子定时方法

摘要

本发明公开了一种基于APD探测器的脉冲星光子定时方法，采用APD实现对0.5～10keV微弱脉冲星光子探测。一方面具有探测效率高、响应时间快、能量分辨高等优点；另一方面，探测器内部光生载流子是沿着pn结向漂移，由探测器本身带来的时间晃动较小，因此非常适用于脉冲星光子定时；采用恒比定时和单阈值触发方法，在抑制噪声的同时，进一步消除由于不同X光子能量带来的幅度游动效应；结合GPS秒脉冲信号长稳和原子钟短稳的优点，通过校正原理输出长稳、高精度时钟频率，保持TDC定时精度，进一步减小脉冲星光子定时误差。

主权项

1.一种基于APD探测器的脉冲星光子定时方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、采用APD探测器探测脉冲星光子，得到光子脉冲信号；步骤2、对步骤1获得的光子脉冲信号进行前置放大和滤波成形处理，使得滤波后输出的脉冲信号尽量保持原始上升沿，其中，光子脉冲信号上升沿时间在100ns～200ns之间；步骤3、将步骤3的脉冲信号分为两路，对其中一路进行衰减，对另外一路进行延迟，通过触发器找到两路信号波形的交点，同时产生一个正脉冲；步骤4、利用原子钟输出50M脉冲时钟以及GPS输出的秒脉冲对步骤3产生的正脉冲进行定时，最终将脉冲星光子到达时间定位在纳秒级；所述步骤4中，通过滑动均值方法对GPS输出的秒脉冲进行校正，将经过校正的GPS秒脉冲和50M脉冲时钟，输入到TDC模块中，对光子进行定时，具体为：设GPS接收机输出的秒脉冲时间序列为X＝{x₁,x₂,…x_n}；设原子钟的脉冲周期为T，以该原子钟的脉冲对GPS的秒脉冲时间进行计数，则秒脉冲时间序列表示为Y＝{y₁,y₂,…y_n}，其中：y₁＝y_i‑1+n_iT‑ε_i                        (7)其中，i＝1,2,…,n；n表示序列中元素个数；n_i为1s内原子钟的计数值；ε_i为GPS秒脉冲随机误差与原子钟的累积误差之和，满足高斯分布；采用原子钟对GPS脉冲进行长时间计数，获取长期平均计数值作为下一个秒脉冲计数的估计值通过y_i与时间序列X中xi比较得到下一秒脉冲误差的估计值将代替n_i以及将代替ε_i，代入(7)式得到修正后的秒脉冲时间序列。