本應用筆記討論了實現(xiàn)伽馬光子輻射探測器的設計注意事項、原理圖和組件選擇。該設計由 PIN 光電二極管、四個低噪聲運算放大器和一個比較器組成，能夠檢測伽馬輻射的各個光子。
    本應用筆記討論了實現(xiàn)伽馬光子輻射探測器的設計注意事項、原理圖和組件選擇。該設計由 PIN 光電二極管、四個低噪聲運算放大器和一個比較器組成，能夠檢測伽馬輻射的各個光子。    圖 1 的電路包括一個 PIN 光電二極管，用于檢測伽馬輻射的各個光子。當光子撞擊光電二極管反向偏壓產生的耗盡區(qū)時，它會產生與光子能量成比例的少量電荷。然后，產生的信號由四個放大器放大和濾波，最后的比較器區(qū)分信號和噪聲。每次具有足夠能量的伽馬光子撞擊光電二極管時，比較器輸出脈沖為高電平。

     

    組件考慮

    因素 最關鍵的組件是 PIN 光電二極管，其選擇常常涉及相互矛盾的考慮因素。例如，探測器靈敏度（給定輻射場檢測到的光子數量）取決于耗盡區(qū)的大小，而耗盡區(qū)的大小又取決于二極管的面積以及施加到其上的反向偏壓的量。因此，為了最大限度地提高靈敏度，您應該選擇具有高反向偏壓的大面積探測器。但是，這兩種情況都會增加噪音。
    大面積檢測器往往具有較高的電容，這會增加電路的噪聲增益。同樣，較高的偏置電壓意味著較高的漏電流。漏電流也會產生噪聲。圖 1 電路包含 Fairchild 的 PIN 光電二極管 (QSE773)。盡管可用且便宜，但它可能不是最佳的。然而，Hamamatsu 的某些 PIN 光電二極管可以在此應用中很好地工作。選擇反向偏壓下具有 25 pF 至 50 pF 電容的檢測器可以在靈敏度和噪聲之間實現(xiàn)公平的折衷。
    第一級運算放大器的重要考慮因素包括輸入電壓噪聲、輸入電流噪聲和輸入電容。輸入電流噪聲直接存在于信??號路徑中，因此運算放大器應最小化該參數。JFET 或 CMOS 輸入運算放大器是必須的。此外（如果可能）運算放大器的輸入電容應小于 PIN 光電二極管的電容。
    如果您使用高質量的 PIN 光電二極管和低電流噪聲的運算放大器，并且仔細注意設計，則噪聲的限制因素應該是第一級運算放大器的輸入電壓噪聲乘以運算放大器的總電容。放大器的反相節(jié)點。該電容包括 PIN 光電二極管電容、運算放大器輸入電容和反饋電容 C1。因此，為了最大限度地降低電路噪聲，應最大限度地降低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) 可實現(xiàn)此設計。它具有可忽略不計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。其輸入電容相當低，為 10 pF。