Si-PIN探测器的ASIC读出技术研究

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1 Si-PIN探测器的ASIC读出技术研究
报告人： 雒涛 北京

2 报告内容 Si-PIN探测器的ASIC读出技术研究 背景介绍 -- HXMT卫星（慧眼） Si-PIN探测器 ASIC（VA32TA6）
匹配读出 标定及在轨运行情况 下一步计划

3 背景介绍 HXMT卫星 ---- 慧眼 中能望远镜 探测器 Si-PIN 有效探测面积 952 cm2（1728通道） 观测能区
5-80 keV 能量分辨率 keV 时间分辨率 ≤270us 功耗 145W 中能望远镜

4 Si-PIN探测器 Si-PIN探测器

5 ASICs的选择 Rena-3 VA64TA2 VA32TA6 类型 RENA-3 VA64TA2 VA32TA6 通道数 32 64
动态输入范围 9fC ≤ 15fC 等效输入噪声 150e- 39e- + 10e-/pF 40e- + 12e-/pF 工作模式 模拟放大 VATA VATA + PH + ADC

6 匹配读出设计 VA32TA6

7 匹配读出设计 VA32TA6 CSA： vfp Pre_Bias “Slow” Shaper: vfs Sha_Bias
“Fast” Shaper: vfsf Shaf_Bias

8 匹配读出设计 VA32TA6 偏置与线性度和增益的曲线关系

9 匹配读出设计 选定组合：Tp≈1.2μs, R2＞0.999 VA32TA6 偏置与达峰时间Tp的曲线关系

10 VA32TA6芯片输出能谱（25mm2Si-PIN，
匹配读出设计 VA32TA6 匹配效果 VA32TA6芯片输出能谱（25mm2Si-PIN，

11 标定及在轨运行情况 产品标定 标定件（最简系统） 正样产品标定 2013年 2016年 德国Panter 高低温真空罐，高能所百米束线
标定件（最简系统） 正样产品标定 2013年 年 德国Panter 高低温真空罐，高能所百米束线 多靶X光源，双晶体单色仪 放射源，双晶体单色仪 效率，能量分辨，线性度，温度响应 时间特性，有效面积，能量响应矩阵

12 标定及在轨运行情况 标定件 – 设备

13 标定及在轨运行情况 标定件 – 结果 能量分辨率 能量线性：R-square在[0.995,1]内 探测效率 温度特性 能量
 能量 Peak温漂（‰） 6.5keV 1.8038 7.0keV 1.6648 7.5keV 1.7632 8.0keV 1.8874 8.5keV 1.8803 9.0keV 2.0010 9.5keV 2.1575 9.9keV 2.0995 average 1.9072 能量分辨率 能量线性：R-square在[0.995,1]内 探测效率 温度特性

14 标定及在轨运行情况 正样件产品

15 颜色深度是表示计数的大小（原始数据取对数）
标定及在轨运行情况 正样件产品 -- 标定结果 机箱1对应Am-241的576通道能谱统计 横坐标能道，纵坐标pixel， 颜色深度是表示计数的大小（原始数据取对数） 机箱1（Pixel0，ASIC0，FPGA4） 温度--能道关系图

16 标定及在轨运行情况 正样件产品 -- 标定结果 机箱1对应Am-241的576通道温漂统计 机箱1（Pixel0，ASIC0，FPGA4）
温度--能道关系图

17 标定及在轨运行情况 正样件产品 -- 标定结果 部分通道能量分辨率-入射能量特性曲线 部分通道线性度

18 从Ag谱线判断，地面标定的E-C曲线仍然成立
标定及在轨运行情况 在轨运行情况 除去在轨标定像素及附近像素，坏像素后，有效像素数量为1469个 从Ag谱线判断，地面标定的E-C曲线仍然成立 温漂特性仍然成立

19 标定及在轨运行情况 在轨运行情况 ME分系统的定点观测、巡天均表现正常 定位精度和空间分辨率均优于指标要求
地面标定的能量分辨率-温度特性仍然成立

20 总结 56mm2的Si-PIN探测器匹配VA32TA6芯片采集[5, 目前应用于HXMT的中能分系统，从地面标定和在轨表现来看，性能稳定。

21 谢 谢 ！