Étape 5: Diagramme de blocs
(Légendes d’image: (1) schéma du détecteur : de création de signaux pour l’acquisition de données. , (2) note d’application du fabricant qui a confirmé le concept de design et a aidé à choisir composante initiale valeurs., calculs rapides (3) pour le composant valeur tuning. )
Fonctionnalités des différents modules du détecteur, leurs constituants et des calculs associés.
Lors de l’évaluation de la sensibilité du détecteur (* 1) était crucial. Un préamplificateur de charge extrêmement sensible est nécessaire car un rayonnement gamma incident peut générer seulement quelques mille électrons dans la région de déplétion de semi-conducteurs. Parce que j’amplifie une impulsion de courant minuscule, attention particulière doit être accordée aux sélection des composants, le blindage prudent et l’implantation de circuit imprimé.
(* 1: énergie minimum pour être déposés dans le détecteur pour produire un signal distinct et le rapport signal-bruit.)
À correctement choisir les valeurs composant, j’ai tout d’abord résumer les exigences, les spécifications souhaitées et les contraintes :
- Types de senseurs :
-Grande portée possible, 1keV - 1MeV
-Faible capacité pour minimiser le bruit, 20pF-50pF
-Courant sous polarisation inverse de fuite négligeable.
- L’amplification et la Discrimination :
-Charger les préamplificateurs sensibles
-Facteur de différenciation pour façonner le pouls
-Comparateur pour l’impulsion de signal au-dessus de seuil fixé
-Comparateur pour le bruit de sortie lorsque dans l’intervalle de seuil
-Comparaison des coïncidences de canal
-Seuil général pour le filtrage des événements.
- Numérique et microcontrôleur :
-Convertisseurs fast analogique-numérique
-Sortie de données pour le traitement et l’interface utilisateur.
- Puissance et filtrage :
-Régulateurs de tension pour toutes les étapes
-Haute-tension d’alimentation pour générer la puissance biais
-Le bon filtrage de toute distribution de puissance.
Exigences énoncées ci-dessus m’a amené à choisir les composants suivants :
-DC convertisseur de Boost: LM 2733
-Amplificateurs de charge : AD743
-Autres amplificateurs : LM393 & LM741
-Acquisition de données/lecture : Arduino Nano.
Et spécifications imposées supplémentaires comprennent :
-Crédits de fonctionnement taux : > 250 kHz (84 canaux), 50kHz (coïncidence)
-Résolution : 10 bit ADC
-Sample rate : 5kHz (8 canaux)
-Tensions : 5V Arduino, 9V les amplificateurs, ~ 12V Biasing.
L’arrangement global et l’ordre les éléments ci-dessus est représenté sur la figure de diagramme de bloc.
Calculs
J’ai fait mes calculs avec des valeurs de composant utilisés pendant la phase de test (Voir l’image au-dessus).
(*: Certaines valeurs de composant ne sont pas les mêmes, comme initialement prévu, ni les mêmes que celles actuellement en place ; néanmoins ces calculs fournissent un cadre d’orientation.)