Scalone układy elektroniki odczytu dla matryc detektorów półprzewodnikowych o dużej liczbie atomowej Z

mgr inż. Maciej Kachel

Promotor: dr hab. inż. Paweł Gryboś, prof. AGH
Dyscyplina: Elektronika

Przedmiotem niniejszej pracy jest projekt wielokanałowego układu scalonego do odczytu matryc detektorów półprzewodnikowych o dużej liczbie atomowej Z, pracującego w trybie zliczania pojedynczych fotonów, dla potrzeb obrazowania cyfrowego. Zaprojektowany układ powinien charakteryzować sie możliwością pracy zarówno z detektorami typu AC jak i DC, niskim poziomem szumów jak i możliwością pracy z dużą częstością impulsów wejściowych.

Pierwszym krokiem do zaprojektowania układu było przeprowadzenie analizy pracy układu z prądem upływu detektora i jego wpływu na kluczowe parametry (szumy, liniowość, etc.). Przeprowadzona analiza szumowa wskazuje na konieczność zastosowania w torze odczytowym układu kształtującego z możliwością doboru czasu tp, w celu uzyskania minimalnej wartości szumów zarówno przy pracy z detektorami typu AC jak i DC.

Na podstawie wyników analiz, zaproponowano architekturę układu pod nazwą SXDR64. Uwzględnia ona dodatkowo efekty rozrzutów poziomów stałych na wyjściach poszczególnych stopni. W pracy zaprezentowano wyniki testów układu SXDR64 oraz pomiarów z detektorami krzemowymi (typu AC i DC) i detektorami CdTe typu DC.

Wnioski z eksperymentów przeprowadzonych z układem SXDR64 zostały wykorzystane do utworzenia kolejnej, ulepszonej wersji układu - SXDv2. W nowej wersji układu wprowadzono cyfrową korekcję dla prądu upływu detektora, dzięki czemu układ SXDv2 może pracować z prądami upływu o większej wartości niż poprzedni układ. W pracy znalazły sie również wyniki pomiarów układu SXDv2 z detektorem krzemowym typu AC oraz z detektorami CdTe typu DC, pracującymi w trybie zbierania elektronów i dziur.