一种探测器控制电路的制作方法

本技术涉及探测器控制，尤其是涉及一种探测器控制电路。

背景技术：

1、硅漂移探测器(silicon drift detector，sdd)作为一种新型半导体辐射探测器，具有低电容、低噪声、响应时间快、能量分辨率高等优势，被广泛应用于航空航天、高能物理实验、医疗仪器、矿物勘探等领域，具有广阔的应用前景。

2、硅漂移探测器作为一种高性能的x射线探测器，在利用硅漂移探测器进行测量时，其工作原理大致为：x射线入射到硅漂移探测器上，会在半导体材料中激发出电子-空穴对，这些电荷载流子随后被电极收集，硅漂移探测器可以根据电荷在电场中的移动与漂移完成从高能粒子的电离到电信号的转换过程，从而输出对应的电压信号，后续通过分析硅漂移探测器输出的电压信号就可以得到对应的测量结果。

3、由于硅漂移探测器在工作时会积累电荷，在使用过程中，如果不对其进行复位，这些电荷可能会影响探测器的灵敏度和能量分辨率，因此为了确保硅漂移探测器的稳定工作和准确测量，通常需要采用复位电路，在硅漂移探测器每次测量后，将探测器的电荷状态重置，以确保下一次测量的准确性。

4、随着硅漂移探测器技术的发展，硅漂移探测器的测量精度也越来越高，因此，亟需设计一种对硅漂移探测器复位控制更加准确的电路，用于匹配高测量精度硅漂移探测器的使用需求。

技术实现思路

1、为了实现对硅漂移探测器更加准确的复位控制，本技术提供一种探测器控制电路。

2、本技术提供一种探测器控制电路，采用如下的技术方案：一种探测器控制电路，包括电压转换模块、探测器、信号放大模块、信号解析模块、复位模块；所述探测器分别与所述电压转换模块、所述信号放大模块和所述复位模块连接；所述信号解析模块与所述信号放大模块连接；

3、所述电压转换模块与电源电压连接，用于将电源电压转换为工作电压，并将所述工作电压输出至所述探测器；

4、所述探测器，用于基于所述工作电压启动测量操作，并基于测量结果生成对应的电压信号，并将所述电压信号分别输出至所述信号放大模块和所述复位模块；

5、所述信号放大模块，用于将所述电压信号进行放大处理后输出至所述信号解析模块；

6、所述信号解析模块，用于基于放大处理后的电压信号，经过解析得到对应测量结果；

7、所述复位模块，用于基于所述电压信号，得到所述电压信号对应的输出电压vout，并判断所述输出电压vout是否超出预设阈值电压vmax；若是，则所述复位模块向所述探测器发送复位指令，使所述探测器进行复位操作，直至所述输出电压vout降低至预设目标电压vmin，则所述复位模块停止向所述探测器发送复位指令。

8、通过采用上述技术方案，在对探测器进行复位时，当探测器输出电压信号所对应的输出电压vout超出阈值电压vmax，表示探测器内累计电荷已经较多，此时控制探测器进行复位操作，将电荷状态重置，当探测器输出电压信号所对应的输出电压vout降至目标电压vmin，表示此时复位已到位，则停止复位，采用电压判断的方式，实现了对探测器更加准确的复位控制，当探测器达到复位要求时可以及时感知并控制其复位，便于下一次高精度的测量，从而对测量结果的掌握更加准确。

9、在一个具体的可实施方案中，所述复位模块包括阈值电压配置子模块、第一电压比较子模块、目标电压配置子模块、第二电压比较子模块和复位指令产生子模块；

10、所述第一电压比较子模块的输入端分别与所述阈值电压配置子模块的输出端和所述探测器的输出端连接，所述第一电压比较子模块的输出端与所述复位指令产生子模块的输入端连接；所述第二电压比较子模块的输入端分别与所述目标电压配置子模块的输出端和所述探测器的输出端连接，所述第二电压比较子模块的输出端与所述复位指令产生子模块的输入端连接；所述复位指令产生子模块的输出端与所述探测器的复位控制端连接；

11、所述阈值电压配置子模块，用于为所述第一电压比较子模块提供阈值电压vmax；

12、所述第一电压比较子模块，用于基于所述探测器输出的电压信号，得到输出电压vout，并将所述阈值电压vmax和所述输出电压vout进行比较，得到第一比较结果，并将所述第一比较结果输出至所述复位指令产生子模块；

13、所述目标电压配置子模块，用于为所述第一电压比较子模块提供目标电压vmin；

14、所述第二电压比较子模块，用于基于所述探测器输出的电压信号，得到输出电压vout，并将所述目标电压vmin和所述输出电压vout进行比较，得到第二比较结果，并将所述第二比较结果输出至所述复位指令产生子模块；

15、所述复位指令产生子模块，用于基于所述第一比较结果和所述第二比较结果，确定所述输出电压vout的范围，并当所述输出电压vout超出所述阈值电压vmax时，所述复位指令产生子模块向所述探测器发送复位指令，使所述探测器进行复位操作，直至所述输出电压vout降低至所述目标电压vmin时，所述复位指令产生子模块停止向所述探测器发送复位指令，使所述探测器停止复位操作。

16、通过采用上述技术方案，通过第一电压比较子模块和第二电压比较子模块对输出电压vout的获取和比较，将比较结果输出到复位指令产生子模块进行分析处理，复位指令产生子模块不仅可以精确得到输出电压vout的范围，而且在复位过程中，还可以根据第一电压比较子模块和第二电压比较子模块的实时反馈，当探测器的复位到位时，及时停止复位，实现更加快速、高效和高精度控制的复位过程。

17、在一个具体的可实施方案中，所述第一电压比较子模块包括比较器u1a和电阻r1；所述第二电压比较子模块包括比较器u1b和电阻r2；

18、所述比较器u1a的同相输入端通过所述电阻r1与所述探测器的输出端连接，所述比较器u1a的反相输入端与所述阈值电压配置子模块的输出端连接；所述比较器u1a的输出端与所述复位指令产生子模块的输入端连接；

19、所述比较器u1b的同相输入端与所述目标电压配置子模块的输出端连接，所述比较器u1b的反相输入端通过所述电阻r1与所述探测器的输出端连接，所述比较器u1b的反相输入端还通过所述电阻r2接地，所述比较器u1b的输出端与所述复位指令产生子模块的输入端连接。

20、通过采用上述技术方案，第一电压比较子模块和第二电压比较子模块均采用比较器作为主要处理元器件，将探测器输出的电压信号分别作为两个比较器的输入，当输出电压vout发生变化时，通过比较器的输出可以准确反映。

21、在一个具体的可实施方案中，所述信号放大模块包括基准电压配置子模块和运算放大子模块；所述运算放大子模块包括运算放大器u2、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10；

22、所述基准电压配置子模块，通过所述电阻r8与所述运算放大器u2的反相输入端连接，用于为所述运算放大器u2提供基准电压；

23、所述运算放大器u2的同相输入端通过所述电阻r10与所述探测器的输出端连接；所述运算放大器u2的输出端通过所述电阻r9与所述信号解析模块的输入端连接，所述运算放大器u2的输出端还通过所述电阻r7与所述运算放大器u2的反相输入端连接；

24、所述运算放大器u2，用于基于所述基准电压和所述探测器输出的电压信号，将所述电压信号放大后输出至所述信号解析模块。

25、通过采用上述技术方案，通过在运算放大器u2的同相输入端配置基准电压，运算放大器u2的反相输入端连接探测器的输出端，可以将探测器输出的电压信号按照设置好的放大系数进行放大。

26、在一个具体的可实施方案中，所述基准电压配置子模块包括运算放大器u3、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电感l1、电感l2；

27、所述运算放大器u3的同相输入端分别与所述电阻r13的第一端、所述电容c7的第一端和所述电阻r12的第一端连接；所述电阻r13的第二端和所述电容c7的第二端均接地；所述电阻r12的第二端连接配置电压v1；

28、所述运算放大器u3的输出端与所述电阻r11的第一端连接，所述电阻r11的第二端分别与所述运算放大器u3的反相输入端、所述电容c3的第一端和所述电感l1的第一端连接；所述电感l1的第二端分别与所述电容c4的第一端、所述电容c5的第一端和所述电感l2的第一端连接；所述电感l2的第二端分别与所述电容c6的第二端、所述电容c8的第一端和所述运算放大子模块的输入端连接；

29、所述电容c3的第二端、所述电容c4的第二端、所述电容c5的第二端、所述电容c6的第二端和所述电容c8的第二端均接地。

30、通过采用上述技术方案，在基准电压配置子模块中，将配置电压v1分压后输入到运算放大器u3，由运算放大器u3将电压稳定后，再经过多级滤波处理，输出噪声干扰较小的基准电压至运算放大子模块，极大程度地降低了噪声干扰对电路的影响。

31、在一个具体的可实施方案中，所述电压转换模块包括驱动子模块和分压子模块；所述分压子模块的输入端分别与所述驱动子模块和电源电压连接，所述分压子模块的输出端与所述探测器的输入端连接；

32、所述驱动子模块，用于为所述分压子模块提供驱动电压；所述驱动电压用于驱动所述分压子模块运行；

33、所述分压子模块，用于将电源电压转换为工作电压，并将所述工作电压输出至所述探测器。

34、通过采用上述技术方案，在探测器工作时，由驱动子模块提供驱动电压，使分压子模块将电源电压转换为工作电压后，输出给探测器；在探测器不工作时，驱动子模块不提供驱动电压即可，使得对探测器的工作控制更加方便快捷。

35、在一个具体的可实施方案中，所述驱动子模块包括运算放大器u4、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18；

36、所述运算放大器u4的反相输入端分别与所述电阻r14的第一端和所述电阻r16的第一端连接；所述电阻r16的第二端分别与所述电阻r15的第一端和所述电阻r18的第一端连接；所述电阻r18的第二端接地，所述电阻r15的第二端连接启动电压vp；

37、所述运算放大器u4的同相输入端接地；

38、所述运算放大器u4的输出端分别与所述电阻r14的第二端和所述电阻r17的第一端连接，所述电阻r17的第二端与所述分压子模块的输入端连接。

39、通过采用上述技术方案，由运算放大器u4根据启动电压vp，驱动分压子模块的导通，实现对分压子模块的控制。

40、在一个具体的可实施方案中，所述电压转换模块还包括依次连接的第一滤波子模块、浪涌防护子模块和第二滤波子模块；

41、所述第一滤波子模块的输入端与所述分压子模块的输出端连接，所述第一滤波子模块的输出端与所述浪涌防护子模块的输入端连接；所述浪涌防护子模块的输出端与所述第二滤波子模块的输入端连接；所述第二滤波子模块的输出端与所述探测器的输入端连接。

42、通过采用上述技术方案，通过依次连接的第一滤波子模块、浪涌防护子模块和第二滤波子模块，可以将分压子模块输出的工作电压进一步处理，提高电路稳定性和安全性。

43、综上所述，本技术的技术方案至少包括以下有益技术效果：

44、1、当探测器输出电压信号所对应的输出电压vout超出阈值电压vmax，表示探测器内累计电荷已经较多，此时控制探测器进行复位操作，将电荷状态重置，当探测器输出电压信号所对应的输出电压vout降至目标电压vmin，表示此时复位已到位，则停止复位；通过这样的复位方法，可以将输出电压vout的范围限制在理想区间内，时刻保持探测器的测量精度；

45、2、本技术的探测器控制电路，采用电压判断的方式，通过复位模块对探测器输出电压信号的状态实时监测和控制，实现了对探测器更加准确的复位控制，当探测器达到复位要求时可以及时感知并控制其复位，便于下一次高精度的测量，从而对测量结果的掌握更加准确。