适用于瞬变电磁勘探的低温超导磁传感器

低温超导量子干涉器件(SQUID)直接测量磁场,噪声低(fT,10-15T,量级)、带宽大、低频响应特性好,可提升瞬变电磁法(TEM)晚期接收信号质量,实现大深度探测。基于欠阻尼低温SQUID和单片读出技术构建了高性能低温SQUID传感器,研究了SQUID和读出电路的噪声匹配技术,传感器本底噪声水平7 fT/√Hz@1kH z,带宽>2 MHz,摆率1.5 nT·μs-1。在长春市烧锅镇和上海市横沙岛分别开展了低温SQUID瞬变电磁系统与空心线圈瞬变电磁系统的对比验证,在烧锅镇,低温SQUID成功记录了80 ms衰减曲线(空心线圈20 ms),计算的视电阻率与已有地质资料一致。横沙岛实验中,SQUID衰减曲线可达300 ms(空心线圈:100 ms),进一步验证了SQUID对地球深部信息的探测能力。

新型的ISFET微传感器读出电路单芯片集成研究

生化微传感集成系统是目前的研究焦点,本文以在线性区和饱和区两种模式下工作的pH-ISFET作为研究对象,提出ISFET微传感器与其信号读出电路的单芯片集成,并深入研究传感机理以及与标准CMOS兼容的敏感材料制备技术.整个芯片包含ISFET/REFET微传感差分对、双模式ISFET/REFET放大器、次级差分放大、参比电极Pt、恒流源等,采用新加坡Chartered半导体集成电路公司3.3V标准CMOS工艺流片.同时进行传感器芯片的pH响应实验测试,获得53mV/pH灵敏度.

应用于微小卫星的CMOS图像传感器芯片设计

针对小卫星以至微纳卫星领域的应用需求,文章对具有抗辐照能力的CMOS图像传感器的芯片架构和关键技术进行了研究,着重对行列选电路、低噪声信号读出、可编程增益放大器和片上ADC等电路设计技术进行了分析和仿真验证。基于0.35μm CMOS抗辐照技术和工艺开展了芯片的关键电路仿真、设计和整体版图设计验证。流片后的测试结果表明,该CMOS图像传感器具有高动态、低噪声和抗辐照特点,其噪声电子为42e-,动态范围为69dB,当辐射总剂量大于100krad(Si)时,器件噪声指标符合预期。

粒子探测电路的系统建模

基于数字信号处理的方法在粒子探测器信号处理中应用越来越广泛.在基于数字信号处理的粒子探测器研究中,正确的高精度系统建模是重要环节.本文在MATLAB的Simulink环境下建立了粒子探测系统的行为级模型,包括探测器、噪声、模拟前端、模数转换器和数字滤波部分.基于该模型,本文实现了一个多通道粒子探测电路,仿真分析了多通道粒子探测系统的输出波形及对应的能量谱RAM,验证了该模型的正确性和精度.

面向SoC的SRAM读出电路加固设计

SRAM存储器在SoC芯片中的应用已经越来越普遍,存储单元的加固设计已成为抗辐射SoC芯片设计首要考虑的问题之一。提出了两种SRAM读出电路的加固结构,分别从读出电路结构、数据读出速度和抗单粒子翻转能力等方面进行了对比。两种读出结构的SRAM均有较好的抗单粒子能力,但相比较单模双互锁结构的SRAM,双模双互锁读出结构的SRAM读出时间更短。

红外探测数据读出技术研究

对现代红外探测中的数据读出技术按照产品结构工艺、信号处理功能,集成技术类型,技术障碍等进行分类分析,阐述读出技术、适配技术、片上信号处理,数字化读出技术的交叉发展、理论支撑、适用场合和与其他学科适配的方法。对每种技术的原理、常用电路结构进行了详尽的分析和总结,并预测了红外探测数据读出技术的发展方向。

基于PLC接口的智能数码显示表头的设计

本文以用PIC16F877加少量外围电路构成的LED数字显示表头为例,介绍PIC单片机智能表头的硬件电路原理和软件编程方法,并给出了用三菱公司的FX系列PLC编制的单表显示例程和PIC的控制显示流程图。

硅像素探测器读出芯片的设计

针对应用在高能物理实验的硅像素探测器,设计了一种基于时间过阈技术的像素阵列读出芯片。芯片采用商用的130nm CMOS工艺进行流片,共有30×10个像素单元,像素单元的面积为50μm×250μm。测试结果表明,像素单元电路的等效噪声电荷低于100e^-,积分非线性优于4.2%,基本实现了设计的功能。

开关复位型前放芯片CPRE＿SW2的噪声及抗辐射性能测试

介绍了一种匹配冷却型半导体探测器的开关复位型前放芯片CPRE_SW2,探索其三种不同的复位工作模式,实现对探测器信号的预处理,具有高能量分辨率低噪声的优点.给出了芯片的电子学测试过程及与实际探测器联调结果,并针对单粒子锁定效应对芯片进行了辐照试验.

基于SIXS-ASIC的半导体传感器信号读出电子学系统的研制

介绍了一种用于半导体传感器信号读出的专用集成电路(ASIC,Application-Specific Integrated Circuit)的基本结构和工作原理,分析其测试需求,设计并实现了基于该ASIC芯片的探测器读出电子学系统。描述了测试系统的主要硬件电路设计以及对该芯片的控制流程,上位机通过USB与该电子学系统进行双向通讯,并利用FPGA对该ASIC芯片进行时序控制以及数据采集。最后,对测试系统进行功能测试,采用信号发生器给系统注入模拟不同沉积能量的半导体传感器信号,得到能谱图及相应的线性响应曲线。最后,分别用放射源90Sr/90Y和207Bi对该电子学系统进行性能测试,得出各自的能谱图。

X射线探测器数据采集与实时传输系统

根据自主设计的X射线探测器读出芯片数据量大、速度快和连续性的特点。设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、第二代双倍数据率同步动态随机存储器(DDR2)与第三代通用串行总线(USB 3.0)的X射线探测器数据采集与实时传输系统。系统以FPGA和USB 3.0协议为核心,由FPGA采集X射线探测器读出芯片的24通道数字信号,并送入DDR2存储器中进行高速缓存,高速缓存的数据最终被USB 3.0接口传输至PC端进行实时处理。该系统数据采集的吞吐率可达2 400 Mbps,USB接口传输速率可达2.5 Gbps,能够满足X射线探测系统中高速采集与实时传输的要求。

正电子医用断层成像(PET)探测器产业技术创新分析——以飞利浦为例

[目的/意义]文章通过飞利浦PET探测器专利大数据情报的全球发展动态进行分析,深入研究PET探测器当前发展的技术热点,窥探国外重点竞争对手专利布局以及核心专利,旨在为我国企业以及政府在该领域的发展提供参考.[方法/过程]利用国家知识产权局专利信息检索和分析平台对飞利浦PET探测器领域专利情报进行检索分析,首先判断当前飞利浦研究的技术热点,随后基于该技术热点,根据飞利浦在该技术热点的核心专利挖掘其核心专利技术,其中核心专利基于专利被引频次、五局布局情况、五局授权情况等确定.[结果/结论]读出芯片一直是飞利浦致力研发的方向,同时飞利浦主要在TDC/ADC电路上改进,以解决光子位置的偏移,前端电子特性的限制和硅光电倍增管SiPM的敏感性的问题,中国企业在解决上述问题时,应注意避免上述解决方案,同时,光子位置的偏移是其主要的研发方向,中国企业也可在该方向上与其合作.另外,飞利浦不乏在中国布局的核心专利,中国企业在研发时应注意规避侵权风险.

新型在束PET前端读出电路设计

为提高前端读出电路集成度,并验证自主研发的主放大器专用集成电路芯片MCSA于在束PET成像系统中的应用可行性,采用MCSA替代商用器件,设计了一款新型在束PET前端读出电路。该电路由能量链、时间链、数据采集与处理单元组成。测试结果表明:电路的线性度优于0.78%,全范围平均噪声小于1 mV,时间分辨为341.5 ps,在1〜10 kHz范围不同频率输入信号下工作稳定,能量分辨率为5.2%,二维位置谱中各像素点清晰且位置易分割。主要性能指标达到或接近采用商用芯片作为主放的前端读出电路,可满足应用需求。

A high dynamic range readout unit for a calorimeter

A high dynamic range readout system,consisting of a multi-dynode readout PMT and a VA32 chip,is presented.An LED system is set up to calibrate the relative gains between the dynodes,and the ADC counts per MIPs from dynode 7 are determined under cosmic-ray calibration.A dynamic range from 0.5 MIPs to 1×10 5 MIPs is achieved.