В НИЯУ МИФИ создали специализированную микросхему для детекторов излучения

Новая специализированная микросхема, разработанная в НИЯУ МИФИ, найдёт применение в медицинских ядерных томографах и прецизионных радиометрах.

Разработанный комплект специализированных СБИС позволяет построить полнофункциональную систему съема и аналого-цифрового преобразования сигналов матриц кремниевых фотоэлектронных умножителей (КФЭУ) с числом каналов до 9 без использования дополнительных элементов. Планируется использование этих микросхем и их усовершенствованных версий в перспективной отечественной медицинской аппаратуре, в том числе, в проекте создания гамма камеры, а также в портативных детекторах радиоактивных веществ.

Кремниевые фотоэлектронные умножители (КФЭУ) — это детекторы импульсного оптического излучения на основе ячеек, содержащих массив лавинных фотодиодов с гасящими резисторами, ограничивающими гейгеровский разряд. Конструктивно микросхемы КФЭУ реализуются в виде отдельных детекторных элементов — ячеек, включающих от сотен до десятков тысяч микроячеек, а также в виде фотоматриц, состоящих из таких элементов. Первые в мире КФЭУ были созданы в конце прошлого века на предприятии ФГУП «НПП «Пульсар» на базе исследований, выполненных совместно с сотрудниками «Московского инженерно-физического института» (сейчас Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»).

Сегодня активно развивается новое направление, связанное с использованием КФЭУ в портативных приборах для детектирования ионизирующих излучений и радионуклидов. Для съема и обработки сигналов единичных элементов и матриц КФЭУ существует ряд микросхем. Число каналов в них достигает 256 при реализации в виде системы в корпусе или на гибком носителе. Подавляющая часть из них предназначена для применения в медицинских томографах и многоканальных детекторах физических установок. Использование таких ИМС в портативной аппаратуре, где число элементов матриц КФЭУ пока не превышает 9, энергетически не эффективно и функционально избыточно.

С целью решения такой задачи был создан комплект из двух специализированных СБИС — аналоговой и аналого-цифровой.

Первая ИМС головного аналогового модуля содержит 6 каналов обработки сигналов КФЭУ, из них 3 канала с токовым входом и 3 канала с входом по напряжению. Каждый канал содержит программируемый предусилитель, интегратор со стабилизатором базовой линии, программируемый усилитель, амплитудный дискриминатор, два программируемых таймера, фильтр нижних частот, пиковый детектор и выходной буфер со схемой подстройки базовой линии. Вторая аналого-цифровая ИМС имеет 9 основных и один вспомогательный канал, каждый из которых включает в себя 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) c максимальной частотой выборки 150 кГц, а также элементы системы опроса каналов. Микросхема содержит также буферную память типа FIFO и встроенный прецизионный источник опорных напряжений. Отличительной особенностью этой ИМС является низкий уровень потребляемой мощности, которая не превосходит 0,5 мВт на канал при частоте выборки 100 кГц. Конфигурирование, программирование параметров микросхем и обмен данными с внешними устройствами осуществляется через последовательные интерфейсы.

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈