能谱数据读出电路、X射线探测器和数据读出方法与流程

本公开涉及探测器的读出电路领域，更具体地，涉及一种能谱数据读出电路及数据读出方法。

背景技术：

1、目前，航空、铁路、物流等安检场所通常采用x射线衍射技术对行李箱、包裹等进行检查，x射线照射在检测物品后，探测器能够探测并形成随x射线能量分布变化的衍射能谱，以便根据衍射能谱获取检测物品的物质分子结构信息，从而实现对晶体类违禁品的识别。

2、在获取衍射能谱的过程中，首先由探测器与x射线作用产生电流脉冲信号并提取电压幅值信息，但是探测器成像模块存在多个通道，同一时刻只会存在一个或多个经x射线产生电压幅值的通道，因此需要获取电压幅值以及产生电压幅值的通道位置。目前已有的方法需要读取大量通道的电压幅值并进行分析，且在分析完所有读取的通道信息后才能进行下一周期的读取，导致在一个读取周期内时间过长，在使用场景上有一定限制。

技术实现思路

1、本公开提供了一种能谱数据读出电路、x射线探测器及数据读出方法。

2、根据本公开的一个方面，本公开提供了一种能谱数据读出电路，包括：采集电路，采集电路包括：多个子通道，每个子通道用于接收基于x射线产生的电流脉冲信号，并基于电流脉冲信号来产生检测信号；触发电路，与多个子通道连接，用于响应于多个子通道当中存在过阈通道，产生全局触发信号和通道选通信号，并输出过阈通道的地址，其中过阈通道是产生的检测信号的幅值超过预设阈值的子通道；多路选择器，与多个子通道和触发电路连接，用于根据触发电路提供的通道选通信号从多个子通道中选择过阈通道来输出检测信号；以及控制电路，与采集电路的触发电路和多路选择器连接，用于响应于来自触发电路的全局触发信号，读取多路选择器输出的检测信号和触发电路输出的地址。

3、根据本公开实施例，每个子通道包括：电荷灵敏放大器，用于接收基于x射线产生的电流脉冲信号并转化为电压信号；信号幅值测量电路，与电荷灵敏放大器连接，用于基于电压信号来产生检测信号，检测信号承载了与接收到的x射线能量成正比的电压幅度信息；过阈值标识产生电路，与电荷灵敏放大器连接，用于根据电压信号的幅值与预设阈值的关系来产生过阈值标识。

4、根据本公开实施例，信号幅值测量电路包括：第一成形电路，与电荷灵敏放大器连接，用于对电荷灵敏放大器输出的电压信号进行放大和滤波成形；峰值采样与保持电路，与第一成形电路连接，用于对第一成形电路输出的经过放大和滤波成形后的信号进行峰值采样与保持，得到检测信号。

5、根据本公开实施例，过阈值标识产生电路包括：第二成形电路，与电荷灵敏放大器连接，用于对电荷灵敏放大器输出的电压信号进行滤波成形，其中第二成形电路的成形时间小于第一成形电路的成形时间；比较器，与第二成形电路连接，用于将第二成形电路输出的信号幅值与预设阈值进行比较，并根据比较结果来产生过阈值标识。

6、根据本公开实施例，触发电路包括：全局触发信号产生电路，与各个子通道的过阈值标识产生电路的输出端连接，用于根据过阈值标识产生电路输出的过阈值标识来确定多个子通道当中是否存在过阈通道，在存在过阈通道的情况下，产生全局触发信号；地址输出电路，连接各个子通道的过阈值标识产生电路、全局触发信号产生电路以及多路选择器的控制端，用于根据各个子通道的过阈值标识以及全局触发信号，从多个子通道中选择过阈通道的地址进行输出，并向多路选择器的控制端输出指示过阈通道的通道选通信号。

7、根据本公开实施例，全局触发信号产生电路包括：或门，或门的多个输入端分别连接多个子通道的过阈值标识产生电路的输出端，或门的输出端与控制电路连接。

8、根据本公开实施例，地址输出电路包括：多个触发器，多个触发器的输入端分别连接多个子通道的过阈值标识产生电路的输出端，多个触发器的控制端均连接全局触发信号产生电路的输出端，每个触发器被配置为根据输入端和控制端的信号在输出端输出通道触发信号；优先编码器，优先编码器的多个输入端分别连接多个触发器的输出端，优先编码器的第一输出端连接多路选择器的控制端，优先编码器的第二输出端用于输出地址，优先编码器被配置根据多个触发器输出的通道触发信号，从多个子通道中确定过阈通道，并在第一输出端输出指示过阈通道的通道选通信号，在第二输出端输出过阈通道的地址。

9、根据本公开实施例，优先编码器还被配置为在存在多个过阈通道的情况下，按照预设的优先级从多个过阈通道中选择一个过阈通道的地址进行输出，并输出指示所选择的过阈通道的通道选通信号。

10、根据本公开实施例，地址输出电路还包括：并串转换电路，并串转换电路的第一输入端连接优先编码器的第二输出端以接收过阈通道的地址，过阈通道的地址是n1位并行数据，并串转换电路的输出端连接控制电路。

11、根据本公开实施例，采集电路还包括配置寄存器，配置寄存器连接地址输出电路中的并串转换电路的第二输入端，用于向并串转换电路的第二输入端提供采集电路的标识，采集电路的标识是n2位并行数据；并串转换电路用于将第一输入端和第二输入端接收到的n1+n2位并行数据转换成串行数据并在并串转换电路的输出端输出。

12、根据本公开实施例，能谱数据读出电路包括多个采集电路；控制电路还用于响应于从多个采集电路中的至少两个采集电路接收到全局触发信号，按照预设的优先级从至少两个采集电路中选择一个采集电路，并读取所选的采集电路输出的电压幅值信息和地址。

13、根据本公开实施例，采集电路实现为专用集成电路asic。

14、根据本公开实施例，控制电路实现为现场可编程门阵列fpga。

15、根据本公开的另一方面，本公开提供了一种x射线探测器，包括上述任一项实施例中的能谱数据读出电路。

16、根据本公开的另一方面，本公开提供了一种能谱数据读出电路执行的数据读出方法，包括：采集电路中的多个子通道各自接收基于x射线产生的电流信号，并基于电流信号来产生电压幅值信息；采集电路中的触发电路响应于多个子通道当中存在过阈通道，产生全局触发信号和通道选通信号，并输出过阈通道的地址；采集电路中的多路选择器根据触发电路提供的通道选通信号从多个子通道中选择过阈通道的电压幅值信息来进行输出；以及控制电路响应于来自采集电路中的触发电路的全局触发信号，读取采集电路中的多路选择器输出的电压幅值信息和触发电路输出的地址。

技术特征：

1.一种能谱数据读出电路，包括：

2.根据权利要求1所述的能谱数据读出电路，其中，每个子通道包括：

3.根据权利要求2所述的能谱数据读出电路，其中，所述信号幅值测量电路包括：

4.根据权利要求2或3所述的能谱数据读出电路，其中，所述过阈值标识产生电路包括：

5.根据权利要求2至4中任一项所述的能谱数据读出电路，其中，所述触发电路包括：

6.根据权利要求5所述的能谱数据读出电路，其中，所述全局触发信号产生电路包括：或门，所述或门的多个输入端分别连接所述多个子通道的过阈值标识产生电路的输出端，所述或门的输出端与所述控制电路连接。

7.根据权利要求5或6所述的能谱数据读出电路，其中，所述地址输出电路包括：

8.根据权利要求7所述的能谱数据读出电路，其中，所述优先编码器还被配置为在存在多个过阈通道的情况下，按照预设的优先级从所述多个过阈通道中选择一个过阈通道的地址进行输出，并输出指示所选择的过阈通道的通道选通信号。

9.根据权利要求7或8所述的能谱数据读出电路，其中，所述地址输出电路还包括：并串转换电路，所述并串转换电路的第一输入端连接所述优先编码器的第二输出端以接收过阈通道的地址，所述过阈通道的地址是n1位并行数据，所述并串转换电路的输出端连接所述控制电路。

10.根据权利要求9所述的能谱数据读出电路，其中，所述采集电路还包括配置寄存器，所述配置寄存器连接所述地址输出电路中的并串转换电路的第二输入端，用于向所述并串转换电路的第二输入端提供所述采集电路的标识，所述采集电路的标识是n2位并行数据；

11.根据权利要求1至10中任一项所述的能谱数据读出电路，其中，

12.根据权利要求1至11中任一项所述的能谱数据读出电路，其中，所述采集电路实现为专用集成电路asic。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的能谱数据读出电路，其中，所述控制电路实现为现场可编程门阵列fpga。

14.一种x射线探测器，包括如权利要求1至13中任一项所述的能谱数据读出电路。

15.一种如权利要求1至13中任一项所述的能谱数据读出电路执行的数据读出方法，包括：

技术总结
公开了一种能谱数据读出电路、X射线探测器和数据读出方法。能谱数据读出电路包括采集电路和控制电路。采集电路包括：多个子通道，用于接收基于X射线而产生的电流脉冲信号，并基于电流脉冲信号产生检测信号；多路选择器，与多个子通道连接，根据通道选通信号从多个子通道中选择至少一个通道的检测信号来进行输出；触发电路，与多个子通道连接，用于根据从多个子通道接收的过阈值标识来产生全局触发信号，并根据地址读出请求来输出过阈通道的地址。控制电路与采集电路连接，用于响应于来自采集电路的触发信号来产生芯片选通信号和地址读取请求并提供给采集电路。

技术研发人员：陈志强,张丽,李元景,郝嘉俊,黄清萍,冯博,李波,闫美菊
受保护的技术使用者：同方威视技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19