1.一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,通過(guò)采用硅光電倍增器微元的原始時(shí)空數(shù)據(jù),獲得伽馬暴的時(shí)間能量譜,具體包括:
量子光學(xué)探頭模塊,用于將高能光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光光子和軟紫外光光子;
從宇宙射線光子擊中量子光學(xué)探頭的閃爍晶體部分開(kāi)始的1微秒時(shí)間內(nèi),量子光學(xué)探頭模塊將高能光子的能量轉(zhuǎn)化為若干可見(jiàn)光光子和軟紫外光光子;
這些光子在透明材質(zhì)的閃爍晶體中輸運(yùn)至出光玻璃,射入光電耦合面;
SiPM模擬信號(hào)模塊,用于將可見(jiàn)光光子和軟紫外光子轉(zhuǎn)化為若干電信號(hào),這些多路電信號(hào)輸出給后端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理;
多路通道符合電路模塊,用于過(guò)濾背景計(jì)數(shù)事件,采用時(shí)間符合的方法構(gòu)建邏輯與門(mén),同時(shí)激活所有通道的事件,才被認(rèn)為是非背景事件;
閃爍脈沖信號(hào)處理模塊,提取多路通道符合電路模塊輸出信號(hào)的時(shí)間、能量信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于量子光學(xué)探頭模塊包括:
閃爍晶體模塊,用于吸收高能光子并轉(zhuǎn)化為一簇可見(jiàn)光光子和軟紫外光光子,由一種鹵化稀土半導(dǎo)體構(gòu)成,外表面除出光層以外封包反射光學(xué)模塊;
出光光學(xué)模塊,用于透射閃爍光子,由透光玻璃構(gòu)成,形狀大小和探頭機(jī)械模塊的鏤空緊密粘合,能隔絕空氣中的水汽與閃爍晶體接觸;
反射光學(xué)模塊,用于反射閃爍光子,由反射薄膜材料構(gòu)成,其外形大小和閃爍晶體除出光面的外表面吻合;
防潮解模塊,用于隔絕外部空氣和水氣,吸收閃爍晶體的濕氣,包括涂覆在反射光學(xué)模塊與探頭機(jī)械模塊之間的吸濕材料和粘合出光光學(xué)模塊和探頭機(jī)械模塊的透明膠體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于SiPM模擬信號(hào)模塊包括:
SiPM亞像素模塊,用于劃分獨(dú)立的探測(cè)微元,輸出獨(dú)立的亞像素光電信號(hào),根據(jù)系統(tǒng)中存在的微元數(shù)目N,定義獨(dú)立輸出的亞像素光電信號(hào)為{S1, S2, ..., SN};
SiPM亞像素封裝模塊,用于將不同的亞像素模塊對(duì)齊到同一高度,使所有的亞像素SiPM都能夠緊密貼合出光光學(xué)模塊,由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成;
增透光學(xué)層模塊,用于增加SiPM的吸收光子的數(shù)目,由增透光學(xué)薄膜構(gòu)成,涂覆于SiPM表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于多路通道符合電路模塊包括:
閾值斬波電路模塊,微元的慢輸出口通過(guò)比較電路進(jìn)行斬波處理,保證其正性輸出不超越量程,并具有等幅值特征;
加法電路模塊,根據(jù)閾值斬波電路模塊中的斬波信號(hào),將斬波信號(hào)加和輸出,當(dāng)所有亞像素光電信號(hào)值都為1時(shí),{S1, S2, ..., SN}的加和值為N,顯示所有的亞像素模塊都被光信號(hào)激活;
延遲電路模塊,將所有獨(dú)立輸出的亞像素光電信號(hào)直接加和并延遲10ns到20 ns;
定時(shí)電路模塊,接收加法電路模塊的輸出,若收到的電信號(hào)為N,定時(shí)電路定時(shí)20 ns 置N輸出;
選通電路模塊,根據(jù)定時(shí)電路模塊的輸出選通放大電路模塊,當(dāng)定時(shí)電路模塊輸出為N時(shí),選通放大電路模塊,當(dāng)定時(shí)電路模塊輸出不為N時(shí),禁用放大電路模塊;
放大電路模塊,由選通電路模塊控制,對(duì)延遲電路模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行幅值放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于閃爍脈沖信號(hào)處理模塊包括:
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模塊,該電路用于將閃爍脈沖進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換;
時(shí)間標(biāo)記數(shù)字電路模塊,用于對(duì)到達(dá)的閃爍事件進(jìn)行觸發(fā),并記錄到達(dá)時(shí)間,從到達(dá)時(shí)間開(kāi)始的死時(shí)間之內(nèi),不額外響應(yīng)新的事件;
脈沖幅度電路模塊,根據(jù)事件到達(dá)時(shí)間計(jì)算每個(gè)事件的能量,并輸出給事件屬性封裝電路模塊;
時(shí)鐘電路模塊,通過(guò)連接晶振,從晶振中獲取平穩(wěn)的時(shí)鐘信號(hào),用于為數(shù)字電路提供數(shù)字化的時(shí)間信息;
時(shí)間屬性封裝電路模塊,用于事件屬性的封裝,該電路將每一個(gè)事件的時(shí)間信息和能量信息按照二進(jìn)制編碼為字節(jié)流,以時(shí)鐘為二進(jìn)制編碼的邊界,逐個(gè)輸出給壓縮與傳輸接口模塊;
壓縮與傳輸接口模塊,用于對(duì)每一個(gè)事件屬性碼元進(jìn)行壓縮與傳輸,該接口電路能夠保證動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的事件屬性碼元完整地到達(dá)出譜與顯示模塊;
出譜與顯示模塊,用于對(duì)事件屬性進(jìn)行直方圖計(jì)數(shù)顯示,由帶計(jì)數(shù)功能的顯示器驅(qū)動(dòng)電路與顯示器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于光束到達(dá)時(shí)間為光束開(kāi)始的時(shí)間或者光束開(kāi)始的時(shí)間加上一個(gè)恒定的常數(shù),該常數(shù)適用于整個(gè)巡檢儀系統(tǒng)的所有硅光電倍增器,事件處理的死時(shí)間內(nèi)不響應(yīng)任何事件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于所采用的硅光電倍增器是由工作在計(jì)數(shù)模式下的雪崩二極管構(gòu)成的光電探測(cè)陣列,其中每一個(gè)雪崩二極管稱為一個(gè)微元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于所采用的硅光電倍增器亞像素包含的微元數(shù)目M大于5,N個(gè)亞像素微元組成一個(gè)像素,一個(gè)像素包含MN個(gè)微元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硅光電倍增器和數(shù)字化時(shí)間標(biāo)記的伽馬暴巡檢儀,其特征在于所采用的閾值斬波電路在亞像素信號(hào)超過(guò)閾值時(shí),閾值斬波電路輸出1,而在亞像素信號(hào)低于閾值時(shí),閾值斬波電路輸出0。