粒子辐射探测器读出电路及探测系统

本说明书实施例涉及空间粒子辐射探测，尤其涉及一种粒子辐射探测器读出电路及探测系统。

背景技术：

1、粒子辐射探测器读出专用集成电路因其高性能和低资源消耗而被广泛使用。

2、然而，由于现有的粒子辐射探测器读出专用集成电路的能量探测范围和最佳输入探测器电容是固定的，不能直接改变，因此无法适用于不同能量范围的粒子辐射探测、以及无法匹配不同电容的粒子辐射探测器。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种粒子辐射探测器读出电路及探测系统，能够在实现高精度的粒子辐射探测的同时兼顾不同能量范围的粒子辐射探测以及匹配不同电容的粒子辐射探测器。

2、首先，本说明书实施例提供一种粒子辐射探测器读出电路，适于与粒子辐射探测器耦接，包括缓冲模块和读出模块，其中：

3、所述缓冲模块，包括多个输出通道，耦接于所述粒子辐射探测器的输出端与所述读出模块之间，适于将所述粒子辐射探测器的输出信号从相应的输出通道传输至所述读出模块；

4、所述读出模块，包括多个读出通道，与所述多个输出通道一一对应耦接，适于基于所述粒子辐射探测器的输出信号输出粒子辐射探测结果。

5、可选地，所述缓冲模块包括缓冲单元和通道扩展单元，其中：

6、所述缓冲单元，与所述粒子辐射探测器的输出端耦接，适于读出所述粒子辐射探测器的输出信号；

7、所述通道扩展单元，包括多个输出通道，适于将所述缓冲单元的输出信号从相应的输出通道传输至所述读出模块。

8、可选地，所述缓冲单元包括：

9、结型场效应管，其栅极与所述粒子辐射探测器的输出端耦接，其漏极与电源耦接，其源极与所述通道扩展单元耦接；

10、偏置电阻，耦接于所述电源和所述结型场效应管的漏极之间。

11、可选地，所述通道扩展单元包括：

12、多个通道电阻，各通道电阻依次串联于所述结型场效应管的源极与地之间；

13、多个输出通道，各输出通道设置于相应的通道电阻与读出通道之间。

14、可选地，所述多个通道电阻中至少部分电阻的阻值可调。

15、可选地，所述缓冲模块还包括：

16、耦合电容，耦接于相应的通道电阻和所述读出通道之间。

17、可选地，所述耦合电容的容值大于所述粒子辐射探测器的容值。

18、可选地，所述读出模块包括读出通道；所述读出通道包括放大单元和反馈单元，其中：

19、所述放大单元，设置于相应读出通道，适于放大相应输出通道输出的信号；

20、所述反馈单元，耦接于所述放大单元的输出端和输入端之间，适于基于所述输出通道输出的信号输出粒子辐射探测结果。

21、可选地，所述放大单元包括电荷灵敏放大器。

22、可选地，所述反馈单元包括：反馈电阻和反馈电容，其中：

23、所述反馈电阻，与所述电荷灵敏放大器并联；

24、所述反馈电容，与所述电荷灵敏放大器并联。

25、本说明书实施例还提供一种粒子辐射探测系统，包括：

26、粒子辐射探测器，适于探测粒子辐射能量；

27、粒子辐射探测器读出电路，与所述粒子辐射探测器耦接，适于采用前述实施例任一项所述的读出电路；

28、控制模块，与所述粒子辐射探测器读出电路耦接，适于控制所述粒子辐射探测器读出电路通过量程范围匹配的读出通道，读取所述粒子辐射探测器的输出信号，并基于所述粒子辐射探测器的输出信号输出粒子辐射探测结果。

29、可选地，所述粒子辐射探测器读出电路包括：缓冲模块和读出模块，所述缓冲模块包括缓冲单元和通道扩展单元，其中：所述缓冲单元，与所述粒子辐射探测器的输出端耦接，适于读出所述粒子辐射探测器的输出信号；所述通道扩展单元，包括多个输出通道，适于将所述缓冲单元的输出信号从相应的输出通道传输至所述读出模块；

30、所述粒子辐射探测器和所述粒子辐射探测器读出电路的缓冲单元通过导线耦接。

31、采用本说明书实施例提供的粒子辐射探测器读出电路，适于与粒子辐射探测器耦接，包括缓冲模块和读出模块，其中所述缓冲模块，包括多个输出通道，耦接于所述粒子辐射探测器的输出端与所述读出模块之间，通过所述缓冲模块将所述粒子辐射探测器的输出信号从相应的输出通道传输至所述读出模块，可以防止所述粒子辐射探测器与所述读出模块之间的阻抗/容抗不匹配；所述读出模块，包括多个读出通道，与所述多个输出通道一一对应耦接，基于所述粒子辐射探测器的输出信号的能量大小，选择相应的输出通道，进而通过与所述输出通道耦接的读出通道输出粒子辐射探测结果，从而能够在实现高精度的粒子辐射探测的同时兼顾不同能量范围的粒子辐射探测以及匹配不同电容的粒子辐射探测器。

32、进一步地，所述缓冲模块可以包括缓冲单元和通道扩展单元，其中所述缓冲单元，与所述粒子辐射探测器的输出端耦接，通过所述缓冲单元读出所述粒子辐射探测器的输出信号，可以防止所述粒子辐射探测器与所述读出模块之间的阻抗/容抗不匹配；所述通道扩展单元，包括多个输出通道，将所述缓冲单元的输出信号从相应的输出通道传输至所述读出模块，可以进行不同能量范围的粒子辐射探测，从而可以保障在进行大能量范围的粒子辐射探测时，所述读出电路不饱和，在进行小能量范围的粒子辐射探测时，所述读出电路具有高精度。

33、进一步地，所述缓冲单元可以包括结型场效应管源极和偏置电阻，其中所述结型场效应管源极的栅极与所述粒子辐射探测器的输出端耦接，其漏极与电源耦接，其源极与所述通道扩展单元耦接；所述偏置电阻，耦接于所述电源和所述结型场效应管源极的漏极之间，通过所述结型场效应管转换所述粒子辐射探测器的输出信号并输出，可以防止所述粒子辐射探测器与所述读出模块之间的阻抗/容抗不匹配，从而提高粒子辐射探测结果的准确度。此外，通过调整所述结型场效应管的结电容，还可以避免粒子辐射探测器与读出电路之间的电容不匹配问题。

34、进一步地，所述通道扩展单元可以包括多个通道电阻和多个输出通道，其中各通道电阻依次串联于所述结型场效应管的源极与地之间；各输出通道设置于相应的通道电阻与读出通道之间，通过所述通道电阻将所述粒子辐射探测器的输出信号从相应的输出通道传输至与所述输出通道耦接的读出通道，结构简单，易于实现，有利于所述读出电路的检测和维修。

35、进一步地，通过设置多个通道电阻中至少部分电阻的阻值可调，可以调整各读出通道的能量探测范围，从而能够增加所述读出电路的灵活性，实现不同能量范围的粒子辐射探测，通过能量探测范围较小的读出通道，可以获得更高的分辨率，通过能量探测范围较大的读出通道，可以保障在进行大能量范围的粒子辐射探测时不饱和。

36、进一步地，所述缓冲模块还可以包括耦合电容，耦接于相应的通道电阻和所述读出通道之间，通过所述耦合电容，可以调整读出通道的量程，进而调整所述粒子辐射探测器读出电路的灵敏度，从而能够进一步提高粒子辐射探测结果的准确度。

37、进一步地，通过设置所述耦合电容的容值大于所述粒子辐射探测器的容值，可以使得所述读出电路更容易获取粒子辐射探测结果，提高所述读出电路的性能。

38、进一步地，所述读出通道可以包括放大单元和反馈单元，其中所述放大单元，设置于相应读出通道，通过所述放大单元可以放大相应输出通道输出的信号；所述反馈单元，耦接于所述放大单元的输出端和输入端之间，适于基于所述输出通道输出的信号输出粒子辐射探测结果，结构简单，易于实现，有利于所述读出电路的检测和维修。

39、进一步地，所述反馈单元可以包括反馈电阻和反馈电容，其中所述反馈电阻，与所述电荷灵敏放大器并联；所述反馈电容，与所述电荷灵敏放大器并联，从而可以实现基于所述输出通道输出的信号输出粒子辐射探测结果。