這篇文章主要討論了實現伽馬光子輻射檢測器的設計注意事項，原理圖和組件選擇。該設計由一個PIN光電二極管，四個低噪聲運算放大器和一個比較器組成，該比較器能夠檢測伽馬輻射的各個光子。

 

圖1的電路包括一個PIN光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)，它(ta)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)伽(jia)瑪(ma)射(she)線(xian)的(de)各(ge)個(ge)光(guang)子(zi)。當(dang)光(guang)子(zi)撞(zhuang)擊(ji)由(you)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)上(shang)的(de)反(fan)向(xiang)偏(pian)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)耗(hao)盡(jin)區(qu)時(shi)，它(ta)將(jiang)產(chan)生(sheng)與(yu)光(guang)子(zi)能(neng)量(liang)成(cheng)比(bi)例(li)的(de)少(shao)量(liang)電(dian)荷(he)。然(ran)後(hou)，將(jiang)得(de)到(dao)的(de)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)四(si)個(ge)放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)大(da)和(he)濾(lv)波(bo)，最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)器(qi)將(jiang)信(xin)號(hao)和(he)噪(zao)聲(sheng)區(qu)分(fen)開(kai)。每(mei)當(dang)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)能(neng)量(liang)的(de)伽(jia)馬(ma)光(guang)子(zi)撞(zhuang)擊(ji)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)時(shi)，比(bi)較(jiao)器(qi)輸(shu)出(chu)高(gao)脈(mai)衝(chong)。

 

 

組件注意事項

 

最關鍵的組件是PIN光電二極管
，其選擇通常涉及相互矛盾的考慮因素。例如，檢測器的靈敏度（對於給定的輻射場檢測到的光子數）取qu決jue於yu耗hao盡jin區qu的de大da小xiao

，而er耗hao盡jin區qu的de大da小xiao又you取qu決jue於yu二er極ji管guan的de麵mian積ji和he施shi加jia在zai二er極ji管guan上shang的de反fan向xiang偏pian置zhi量liang。因yin此ci
，為wei了le最zui大da程cheng度du地di提ti高gao靈ling敏min度du，您nin應ying該gai選xuan擇ze具ju有you高gao反fan向xiang偏pian置zhi的de大da麵mian積ji檢jian測ce器qi。但dan是shi，這zhe兩liang種zhong情qing況kuang都dou會hui增zeng加jia噪zao音yin。

 

大da麵mian積ji檢jian測ce器qi往wang往wang具ju有you較jiao高gao的de電dian容rong，這zhe會hui增zeng加jia電dian路lu的de噪zao聲sheng增zeng益yi。同tong樣yang，較jiao高gao的de偏pian置zhi電dian壓ya意yi味wei著zhe較jiao高gao的de泄xie漏lou電dian流liu。漏lou電dian流liu也ye會hui產chan生sheng噪zao聲sheng。圖tu1電路包括Fairchild的PIN光電二極管（QSE773）。盡管可用且便宜
，但它可能不是最佳選擇。但是，Hamamatsu的某些PIN光電二極管可以在此應用程序中很好地工作。在反向偏置下選擇具有25 pF至50 pF電容的檢測器可以在靈敏度和噪聲之間取得合理的折衷。

 

第di一yi步bu運yun算suan放fang大da器qi的de重zhong要yao考kao慮lv因yin素su包bao括kuo輸shu入ru電dian壓ya噪zao聲sheng，輸shu入ru電dian流liu噪zao聲sheng和he輸shu入ru電dian容rong。輸shu入ru電dian流liu噪zao聲sheng直zhi接jie在zai信xin號hao路lu徑jing中zhong
，因yin此ci運yun算suan放fang大da器qi應ying最zui小xiao化hua該gai參can數shu。必bi須xu使shi用yongJFET或CMOS輸入運算放大器。同樣（如果可能），運算放大器的輸入電容應比PIN光電二極管的電容小。

 

如果您使用高質量PIN光guang電dian二er極ji管guan和he低di電dian流liu噪zao聲sheng的de運yun算suan放fang大da器qi
，並bing且qie要yao特te別bie注zhu意yi設she計ji，則ze噪zao聲sheng的de限xian製zhi因yin素su應ying該gai是shi第di一yi級ji運yun算suan放fang大da器qi的de輸shu入ru電dian壓ya噪zao聲sheng乘cheng以yi運yun算suan放fang大da器qi上shang的de總zong電dian容rong。放fang大da器qi的de反fan相xiang節jie點dian。該gai電dian容rong包bao括kuoPIN光電二極管電容，運算放大器輸入電容和反饋電容C1。因此，為了最大程度地減小電路噪聲

，請最小化運算放大器的輸入電壓噪聲。

 

該電路中所示的運算放大器（MAX4477）支持該設計。它具有可忽略的輸入電流噪聲和極低的輸入電壓噪聲：在10 kHz至200 kHz的臨界頻率下為3.5至4.5 nV / RtHz。它的輸入電容相當低，僅為10 pF。