【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及x射線探測，尤其涉及一種像素型x射線探測芯片像素參數(shù)自動(dòng)化修正方法。
技術(shù)介紹
1、像素型x射線探測芯片一般由若干像素型傳感器和對應(yīng)的像素型讀出電路組成，像素型傳感器將入射的x射線光子轉(zhuǎn)換為電荷脈沖信號，輸入至對應(yīng)的像素型讀出電路，像素型讀出電路將電荷脈沖信號進(jìn)行收集放大，并輸出表征入射x射線光子的能量、位置、時(shí)間等信息。
2、像素型x射線探測芯片在宇航、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，如空間x射線脈沖星探測導(dǎo)航與計(jì)時(shí)、生物組織彩色ct、材料特性及損傷檢測等，各領(lǐng)域的需求趨勢為：更小的像素尺寸、更大的像素陣列面積、更低的能譜探測下限。更小的像素尺寸使像素間漏電流、結(jié)電容等參數(shù)差異變大，同時(shí)由于讀出電路的版圖尺寸變小，電路結(jié)構(gòu)更簡單、電路器件的參數(shù)失配更加明顯；更大的像素陣列面積，一般要求至少幾萬量級的像素?cái)?shù)量；更低的能譜探測下限要求傳感器與讀出電路之間的寄生電容更低，同樣要求讀出電路輸入端器件的版圖尺寸降低，參數(shù)失配增大。
3、綜上，像素型x射線探測芯片的需求帶來了像素間性能參數(shù)差異問題，像素間的性能差異會(huì)導(dǎo)致探測器成像質(zhì)量差、能譜下限損失、能量分辨率降低等嚴(yán)重降低探測器整體性能指標(biāo)的問題，受限于當(dāng)前微電子設(shè)計(jì)與工藝水平，像素間的性能參數(shù)差異無法完全消除。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對像素型x射線探測芯片像素間存在性能參數(shù)差異的問題，本專利技術(shù)提供一種像素型x射線探測芯片像素參數(shù)自動(dòng)化修正方法，實(shí)現(xiàn)像素間性能參數(shù)差異的自動(dòng)化掃描與修正，提高探測芯片整體性
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供一種像素型x射線探測芯片像素參數(shù)自動(dòng)化修正方法，所述探測芯片包括若干像素，每個(gè)像素包括像素型傳感器和像素型讀出電路，所述方法包括：
3、(1)在探測芯片配置像素性能參數(shù)自動(dòng)化掃描測試的功能及接口
4、x射線光子擊中像素型傳感器后，可輸出擊中時(shí)間脈沖、擊中像素地址、擊中能量數(shù)據(jù)；
5、單像素可通過軟件配置為禁能狀態(tài)或工作狀態(tài)；
6、像素型讀出電路中的前級放大器輸出信號進(jìn)入后級比較器，后級比較器全局閾值可調(diào)；
7、前級放大器的輸出信號進(jìn)入后級比較器，信號幅值過閾后可立即輸出過閾標(biāo)志信號；
8、像素型讀出電路內(nèi)設(shè)置比較器閾值微調(diào)dac，可在全局閾值基礎(chǔ)上進(jìn)行單像素閾值微調(diào)；
9、像素型讀出電路中的前級放大器設(shè)置等效電荷輸入測試模塊及等效電荷輸入端口，將來自探測芯片外部的電壓階躍信號轉(zhuǎn)換為等效的電荷脈沖信號輸入至前級放大器；
10、(2)靜態(tài)基線掃描及調(diào)整
11、靜態(tài)基線掃描：探測芯片在無x射線輸入狀態(tài)下，將全部像素設(shè)為禁能狀態(tài)，然后逐個(gè)設(shè)置像素為工作狀態(tài)，自下向上和自上向下調(diào)整全局閾值，記錄出現(xiàn)過閾標(biāo)志信號時(shí)的閾值，得到全部像素的前置放大器輸出基線上限值和下限值，每個(gè)像素上下限的平均值即為該像素的基線值，每個(gè)像素的上限值減下限值得到每個(gè)像素放大器輸出的噪聲峰峰值，噪聲峰峰值大的可標(biāo)記為壞點(diǎn)；
12、像素內(nèi)閾值微調(diào)：對全部像素的基線值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到靜態(tài)基線統(tǒng)計(jì)分布，以靜態(tài)基線統(tǒng)計(jì)分布的中心值為參考，自動(dòng)配置各個(gè)像素內(nèi)部的比較器閾值微調(diào)dac，配置值為各像素靜態(tài)基線值與統(tǒng)計(jì)分布的中心值的差，因微調(diào)dac也可能存在步進(jìn)誤差，配置完成后，需再次進(jìn)行靜態(tài)基線掃描，得到閾值微調(diào)后較集中的靜態(tài)基線值分布，此過程可循環(huán)進(jìn)行獲得最佳調(diào)整效果；
13、(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬測試及修正
14、動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬測試：全部像素的靜態(tài)基線值集中后，在靜態(tài)基線值附近設(shè)置全局閾值，不出現(xiàn)噪聲過閾觸發(fā)，將全部像素設(shè)為工作狀態(tài)，在等效電荷輸入端口施加電壓階躍信號，在等效電荷輸入測試模塊內(nèi)部經(jīng)串聯(lián)測試電容后形成電荷量信號，電荷量信號輸入至像素型讀出電路的前置放大器，記錄各個(gè)像素在此輸入電荷量狀態(tài)下輸出的電壓幅值，設(shè)置不同的輸入電壓階躍幅值并記錄輸出電壓幅值，對全部像素的輸入-輸出關(guān)系進(jìn)行擬合，得到全部像素的模擬輸入輸出線性度響應(yīng)函數(shù)庫，同時(shí)記錄全部像素的動(dòng)態(tài)響應(yīng)輸出飽和值數(shù)組；
15、射線源標(biāo)定測試修正：通過真實(shí)射線源標(biāo)定測試對全部像素的模擬輸入輸出線性度響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行修正，在探測范圍內(nèi)選擇三到四個(gè)能量點(diǎn)，使用至少兩個(gè)x射線單色源照射探測芯片，記錄單色源能量與全部像素的輸出電壓幅值，對模擬輸入輸出線性度響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行修正，得到最終的像素參數(shù)修正函數(shù)庫。
16、(4)像素參數(shù)自動(dòng)化修正
17、將靜態(tài)基線掃描及調(diào)整、動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試及修正的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，得到單只探測芯片全部像素的完整參數(shù)修正數(shù)組，包括：基線值、基線修正值、像素參數(shù)修正函數(shù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)輸出飽和值、壞點(diǎn)標(biāo)志，完整參數(shù)修正數(shù)組與對應(yīng)探測芯片綁定，探測芯片上電后可自動(dòng)進(jìn)行基線修正、壞點(diǎn)屏蔽，探測芯片獲得的原始數(shù)據(jù)自動(dòng)通過像素參數(shù)修正函數(shù)后輸出。
18、采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)至少具有如下有益效果：
19、(1)可高效獲取探測芯片全部像素的靜態(tài)基線偏離特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
20、(2)有效降低由像素間基線偏離帶來的能譜探測下限損失。
21、(3)有效降低由像素間動(dòng)態(tài)響應(yīng)差異帶來的能量分辨率展寬。
22、(4)有效降低由像素間基線偏離和動(dòng)態(tài)響應(yīng)差異引起的成像不均勻性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種像素型X射線探測芯片像素參數(shù)自動(dòng)化修正方法，所述探測芯片包括若干像素，每個(gè)像素包括像素型傳感器和像素型讀出電路，其特征在于，所述方法包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種像素型x射線探測芯片像素參數(shù)自動(dòng)化修正方法，所述探測芯片包括若干像...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王博，劉金勝，史鈺峰，徐振華，宋娟，王文叢，葛玉隆，
申請(專利權(quán))人：山東航天電子技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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