串接0.1uF电容后解决了2Dmap中的拖影问题

科技   科技   2024-10-09 11:29   广东  

来源:面包板社区博主 coyoo《三代SiPM读出测试板2Dmap测试结果》

概述

SiPM三代电路的电源供电独立之后,确实发现效果要比2代好。本文主要讨论三代的2Dmap测试,通过与二代的比较找到电路改版带来的改进效果。除了供电改动,能量分支还有一处最大改动是预留了图1所示的输出串接RC元件。


图1:整形输出保留串行阻容元件

三代SiPM读出测试系统2Dmap测试记录

板子完成制作后,完成硬件检测后,首先开展了2Dmap测试。

测试1:如果图1中的RC元件未使用,即均直接焊接0欧姆电阻,或者直接短接。此时在使用Na22源的情况下,测试结果不理想,全局平均能谱分辨率大概在12%左右,2Dmap结果与二代差不多,即依然存在拖影。

测试2:使用另一块板子,焊接上0.1uF电容,得到的测试结果如图2,结果中右下角有3个点缺失,这是硬件物理上原因造成。更换1uF电容后,得到类似结果,故串接电容可能解决拖影问题。

图2:串接0.1uF电容后解决了2Dmap中的拖影问题

测试3:上述2dmap点缺失问题,有几个可能原因,一个是焊接厂在焊接SiPM的时候为了标识起始引脚位置,在SiPM树脂表面用记号笔添加了标识,如图3。该记号无法清除,所以影响了记号对应SiPM通道对信号的探测。此外还有一个可能,是对应通道的能量信号或者时间信号缺失造成,比如比较器工作异常导致时间脉冲无法正常产生,这样是会应该能量计算的。

图3:SiPM表面错误添加的记号标识

测试4:在检查硬件电路未发现其它异常的情况下,最终归结为上述记号导致该问题。为了验证,又进行下述测试,如图4所示,使用贴纸人为遮蔽SiPM的一角,然后完成数据采集,得到2dmap结果。

图4:表面遮蔽后重做2dmap测试

测试5:保留串接电容,使用Cs-137测试2dmap,测试结果如图5所示,图左使用了100mV能量阈值,图右使用了50mV的能量阈值。可以看到高能量阈值设置时,7x7阵列中的中间点不是很清晰。还需要注意的是,阈值降低可以将能谱分辨率从10.5%提升到8.4%。


图5:使用Cs-137源在不同能量阈值下得到的2Dmap测试结果

测试6:保留串接电容,使用Na22测试2dmap,测试结果如图6所示。和Cs137类似,中间点在高能量阈值时也是不太清晰。另外,Na22在两种能量阈值下,得到了大致相同的能谱分辨率,大概在9.2%左右。与测试1对比,可以发现能谱分辨率提升了不少。(注:在测试过程中还有特殊情况出现,即在保留串接电容的时候,上电后需要等待几分钟时间,否则测量得到的能谱分辨率也不理想。电容充放电的干扰?)

图6:使用Na22源在不同能量阈值下得到的2Dmap测试结果

对于上述能谱分辨率在上电后不同时刻采集数据差异,如表1所示:


附:二代与三代SiPM读出测试系统2Dmap对比(主要是拖影的消失)

图7:二代与三代SiPM读出系统2Dmap测试结果对比

来源:面包板社区博主 coyoo


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