EBAPS中电子倍增层增益特性测试系统的研究

作     者：周吉强 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋德

授予年度：2018年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：电子轰击有源像素传感器 电子倍增层 增益特性 测试系统 

摘      要：随着数字微光技术的快速发展,电子轰击有源像素传感器(Electron Bombarded Active Pixel Sensor,EBAPS)以其高灵敏度、数字化、低噪声、低功耗和体积小等优势,成为最具前景的微光像素传感器,已成为国内外微光成像领域研究的热点。EBAPS的性能受电子倍增层增益特性的影响很大,但国内尚无有效的评价手段能够用于EBAPS中电子倍增层的测量,本文围绕着EBAPS中电子倍增层增益测试技术展开初步研究,对EBAPS中电子倍增层增益测试系统所需的脉冲电子源、前端电子学系统和后端数据采集系统进行研究。首先对EBAPS中电子倍增层的增益原理进行了分析,针对该增益特性,进行测试系统方案的设计。测试系统主要包括:真空系统、脉冲电子源、前端电子学和数据采集四个部分。脉冲电子源由灯丝、灯丝电源、栅极、加速高压电源、脉冲偏压电源组成,为测试系统提供稳定的脉冲电子束。前端电子学部分本文首先对分离式电荷灵敏放大电路进行理论分析和电路仿真。其次,对极零相消电路、高斯成型电路等信号调理电路进行了设计与仿真。在数据采集模块设计了具有峰值保持的FPGA后端数据采集系统,实现了对快速窄脉冲的数据采集。随后,本文对电荷灵敏放大电路和脉冲电子源进行了相应的性能测试,测试的结果表明,所设计的电荷灵敏放大电路和脉冲电子源达到了测试系统的基本要求。最后,搭建了EBAPS中电子倍增层测试平台,对65μm的电子倍增层进行了增益测试实验,结果表明,随着入射能量的增大,电子倍增层的增益也会随之增大,得出掺杂浓度在10个/cm、基底厚度为65μm的电子倍增层的电荷收集效率为3.6%,与前期仿真结果基本相符,验证了整个系统满足设计要求,该系统可为今后高性能的EBAPS电子倍增层的制备提供技术支持。