Bài báo cáo đề tài chế tạo tiền khuếch đại nhạy điện tích ghép nối với đầu dò sử dụng chất nhấp nháy csi và PIN photodiode

Bài báo cáo đề tài chế tạo tiền khuếch đại nhạy điện tích ghép nối với đầu dò sử dụng chất nhấp nháy CsI PIN Photodiode Nhóm 2: - Ngô Đức Tín - Đặng Quốc Triệu I Phần mở đầu Hiện nay, thiết bị ghi nhận gamma sử dụng đầu dò nhấp nháy kết hợp với ống nhân quang điện (PMT) đáp ứng hết yêu cầu việc nghiên cứu ứng dụng hình ảnh hạt nhân như: chụp cắt lớp nhiều đầu dò, khảo sát phân bố thời gian lưu kỹ thuật đánh dấu… kích thước lớn, khối lượng nặng cao làm việc cao (khoảng 600V đến 1500V) Để đáp ứng yêu cầu công việc, Trung tâm tiếp cận hướng nghiên cứu thiết bị đo xạ hạt nhân sử dụng đầu dò PIN photodiode Các ứng dụng đầu dò gamma nhấp nháy sử dụng PIN-photodiode nghiên cứu phát triển mạnh giới, có nhiều linh kiện, thiết bị thương mại thị trường nhiên giá thành thiết bị cao nên việc trang bị chúng để phục vụ công việc gặp nhiều khó khăn Ngoài ra, thiết bị có sẵn thị trường đáp ứng hết nhu cầu công việc trung tâm nên việc tiếp cận, nghiên cứu nắm bắt kỹ thuật giúp Trung tâm bước làm chủ công nghệ, chủ động việc sử dụng thiết bị , nâng cao hiệu chất lượng công việc Thông qua việc thực đề tài “chế tạo tiền khuếch đại nhạy điện tích ghép nối với đầu dò sử dụng chất nhấp nháy CsI PIN Photodiode”, bước đầu định hướng công tác đào tạo nhân lực cho hướng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị đo hạt nhân cho Trung tâm II Lý thuyết Khi nghiên cứu chế tạo tiền khuếch đại nhạy điện tích, ta cần lưu ý đến số lý thuyết nguyên lý chung thiết bị ghi nhận xạ hạt nhân, dạng tín hiệu vào tiền khuếch đại (từ đầu dò), dạng tín hiệu khỏi tiền khuếch đại (tầng tạo dạng, lọc nhiễu, khuếch đại…),… từ mà có thiết kế tối ưu cho tầng tiền khuếch đại a Nguyên lý hoạt động thiết bị ghi nhận xạ hạt nhân Sơ đồ nguyên lý hoạt động chung thiết bị: Tinh thể nhấp nháy CsI(Tl) PIN Photodiode Tiền khuếch đại Tạo dạng (shaping) Đầu dò Lọc nhiễu (noise discriminator) discriminator) Hình 1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động chung thiết bị ghi nhận xạ hạt nhân Bức xạ hạt nhân vào đầu dò (tích hợp tinh thể nhấp nháy CsI(Tl) PIN Photodiode) tạo thành tín hiệu điện tích, qua tiền khuếch đại với tác dụng phối hợp trở kháng, tăng tỉ lệ S/N, khuếch đại tín hiệu lên phần đồng thời có tác dụng hình thành xung Xung tín hiệu tiếp tục đưa qua tầng tạo dạng xung (shaping) tầng lọc nhiễu (noise discriminator) để tạo xung tín hiệu sở, tiếp tục đưa qua tầng khuếch đại, thu nhận hiển thị tín hiệu… tuỳ theo yêu cầu đặt thiết bị b Tinh thể nhấp nháy – CsI i Tổng quan tinh thể nhấp nháy Tinh thể nhấp nháy có cấu tạo vật liệu nhấp nháy (vô hữu cơ) Khi xạ hạt nhân vào môi trường làm việc tinh thể nhấp nháy, tương tác gây kích thích nguyên tử tạo photon ánh sang đặc trưng cho lượng xạ Đối với tinh thể nhấp nháy tinh khiết, phổ phát xạ trùng với phổ hấp thụ nên photon ánh sáng phát bị hấp thu trở lại tinh thể, thực tế tinh thể thường pha thêm tạp chất (chất dịch phổ) có tác dụng thay đổi bước sóng ánh sáng phát từ tinh thể đó, không bị hấp thụ trở lại Các ánh sáng phát từ tinh thể nhấp nháy ghi nhận trực tiếp mà cần phải chuyển đổi thành tín hiệu điện, việc chuyển đổi thực PMT photodiode, tuỳ vào yêu cầu tín hiệu xung yêu cầu mạch (thế cấp, dòng tiêu thụ…) ii Tinh thể nhấp nháy CsI Tinh thể nhấp nháy CsI(Tl) có cấu tạo gồm chất vật liệu nhấp nháy CsI, chất dịch phổ Tl Khi xạ hạt nhân tương tác với tinh thể CsI, tinh thể phát ánh sáng có bước sóng cao vào khoảng từ 400nm đến 800nm Việc biến đổi ánh sáng thành tín hiệu điện thường thực PMT photodiode Tinh thể CsI(Tl) hút ẩm bị hỏng tiếp xúc với nước môi trường có độ ẩm cao.Hiệu suất biến đổi photon tinh thể CsI(Tl) khoảng 65 photon/keV Mật độ CsI(Tl) cao so với NaI(Tl), dẫn đến khả bắt xạ CsI(Tl) cao hơn, thuận tiện việc thiết kế đầu dò nhỏ gọn nhiên thời gian phát sáng tinh thể CsI(Tl) lại cao nhiều so với tinh thể NaI(Tl) nên đầu dò sử dụng tinh thể CsI(Tl) có thời gian chết cao so với đầu dò sử dụng tinh thể NaI(Tl) Một số thông số đặc trưng quan trọng tinh thể nhấp nháy CsI(Tl) Density 4.51 (g/cm3) Wavelength : 550 (nm) Relative Light Output : 65 (photon/keV) Decay Time : 0.68 (64%) , 3.34 (36%) (µs) c PIN Photodiode i Cấu tạo nguyên lý hoạt động PIN photodiode PIN PD loại chất bán dẫn, cấu tạo gồm chất bán dẫn loại p, chất bán dẫn loại n ngăn cách lớp dẫn (lớp i - intrinsic) Khi photon vào vùng hoạt PIN PD (lớp i) tương tác với vật chất lớp i tạo thành cặp electron – lỗ trống Các cặp electron – lỗ trống tác dụng điện trường phân cực ngược, cực tạo tín hiệu điện mạch tỉ lệ với cường độ ánh sáng tới Năng lượng vùng cấm Si Ge tương ứng E G=1.21eV EG=0.785eV (tại 00K) nhiệt độ phòng EG=1.1eV EG=0.72eV Hình : Tổng quan cấu tạo PIN photodiode Để PIN photodiode hoạt động cần phân cực ngược điện phù hợp, vùng nghèo mở rộng Khi photon vào vùng hoạt PIN PD tương tác với vật chất tạo thành cặp electron – lỗ trống Nếu lượng cặp electron – lỗ trống lớn lượng vùng nghèo, cặp electron – lỗ trống tác dụng điện trường phân cực ngược, cực tạo tín hiệu điện mạch tỉ lệ với cường độ ánh sáng tới Năng lượng để tạo cặp electron – lỗ trống chất bán dẫn Si nhiệt độ phòng 3.62eV Tại 77 K lượng để tạo cặp electron – lỗ trống Si Ge tương ứng 3.76eV 2.96eV Việc ghi đo xạ hạt nhân PIN photodiode thực hai phương pháp: phương pháp trực tiếp phương pháp gián tiếp Phương pháp trực tiếp PIN photodiode trực tiếp phát xạ hạt nhân biến đổi chúng thành tín hiệu điện Phương pháp gián tiếp xạ hạt nhân chuyển đổi thành ánh sáng chất nhấp nháy ánh sáng PIN photodiode biến đổi thành tín hiệu điện ii Đặc điểm PIN Photodiode Khi sử dụng PIN photodiode vào việc ghi đo xạ hạt nhân cần phải ý đặc điểm quan trọng sau: Dòng tối : dòng tín hiệu nhiễu xuất áp điện phân cực ngược vào PIN photodiode Phần lớn nhiễu trình ghi nhận xạ hạt nhân tạo từ dòng tối, tỉ lệ với điện áp vào PIN photodiode điện dung riêng PIN photodiode Có hai nguyên nhân gây dòng tối dòng bão hòa tạo theo hướng ngược lại diode, dòng tạo từ khuyết tật tinh thể Si từ bề mặt Si SiO2 Điện dung riêng PIN photodiode đóng vai trò quan trọng việc giảm nhiễu cải thiện tốc độ đáp ứng PIN photodiode Điện dung riêng PIN photodiode nhỏ tín hiệu nhiễu tốc độ đáp ứng nhanh Điện dung riêng xác định theo công thức sau: Trong đó: ε0 : điện dẫn suất chân không εs : điện dẫn suất riêng Si S : diện tích lớp P W : bề dày vùng nghèo Tốc độ đáp ứng: thời gian xử lý tín hiệu xạ tới PIN photodiode, có hai yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ đáp ứng PIN photodiode thời gian biến đổi tín hiệu thời gian truyền tín hiệu Phổ đặc trưng: Phổ đặc trưng thể dải bước sóng photon phát từ số vật liệu nhấp nháy kích thích khả ghi nhận photon tới photodiode Dựa vào phổ đặc trưng ta xác định khả tương thích số chất nhấp nháy (NaI(Tl), CsI(Tl), BGO…) Si PIN photodiode Hình : Phổ đặc trưng S3590-08 photodiode phổ xạ tinh thể NaI(Tl), BGO CsI(Tl) Dựa vào đồ thị ta thấy: phổ đặc trưng Si PIN photodiode ghi nhận photon tới nằm dải bước sóng từ khoảng 300nm đến 1000nm, đo với dải bước sóng từ 500nm đến 950nm hiệu suất ghi nhận photon tốt (trên 80%) Một đặc điểm quan trọng tinh thể CsI(Tl) phổ xạ phát tinh thể CsI(Tl) hoàn toàn nằm vùng bước sóng phổ đặc trưng Si PIN photodiode dùng tinh thể CsI(Tl) hiệu suất ghi nhận photon PIN photodiode tốt tinh thể khác (NaI(Tl), BGO…) nên người ta thường dùng tinh thể CsI(Tl) để ghép với PIN photodiode d Tinh thể CsI(Tl) ghép nối với Si PIN photodiode: Si PIN photodiode sử dụng trường hợp sử dụng để ghi nhận xạ hạt nhân phương pháp đo gián tiếp (ghi nhận ánh sáng phát từ tinh thể nhấp nháy CsI(Tl)) Việc kết hợp tinh thể nhấp nháy PIN photodiode chủ yếu giúp khắc phục nhược điểm PIN photodiode dải lượng ghi nhận ngắn, không phù hợp với điều kiện ứng dụng thực tế, đồng thời giúp giảm bớt khối lượng đầu dò nhấp nháy khác sử dụng PMT Tuy nhiên sử dụng kết hợp hai loại vật liệu ta cần đặc biệt ý đến khả tương thích vật liệu nhấp nháy vật liệu làm PIN photodiode, ta đánh giá khả đáp ứng hai loại vật liệu thông qua phổ đặc trưng PIN photodiode phổ xạ vật liệu nhấp nháy (Hình 3) Trên thực tế, sử dụng đầu dò loại chế tạo sẵn, có thông số đặc trưng, ta cần ý đến tính chất đầu dò có phù hợp với yêu cầu toán đặt không Trong trường hợp toán đặt cần thiết kế đầu dò nhỏ gọn dễ bảo quản với điều kiện trường, đồng thời có dải ghi nhận xạ phù hợp với loại nguồn phóng xạ sử dụng thực tế (chủ yếu Cs-137 Co-60), ta lựa chọn ghép nối tinh thể CsI(Tl) Si Pin PD e Tiền khuếch đại i Giới thiệu Tiền khuếch đại mạch xử lý tín hiệu sau tín hiệu khỏi đầu dò Tiền khuếch đại chia thành loại: tiền khuếch đại nhạy (Voltage Sensitive Preamplifier), tiền khuếch đại nhạy điện tích (Charge Sensitive Preamplifier) tiền khuếch đại nhạy dòng (Current Sensitive Preamplifier) Tiền khuếch đại nhạy điện thế: có trở kháng lối vào cao (~5MΩ), dòng tạo mạch phụ thuộc nhiều vào điện dung ký sinh đầu dò Tín hiệu qua tiền khuếch đại nhạy tỉ lệ với tín hiệu điện lối vào Kiểu tiền khuếch đại sử dụng với loại đầu dò bán dẫn tín hiệu tỉ lệ với điện dung, mà phần điện dung ký sinh detector lại tỉ lệ với điện ngược áp vào detector Do đó, thay đổi nhỏ cáp nối thay đổi điện dung tới vài chục pico fara (pF), ảnh hưởng lớn đến khả ghi nhận detector Do đó, tiền khuếch đại nhạy thường sử dụng với detector nhấp nháy Tiền khuếch đại nhạy điện tích: Tiền khuếch đại nhạy điện tích thường sử dụng cho loại detector bán dẫn buồng ion hoá Tín hiệu từ detector xung điện có độ rộng khoảng 10-9 đến 10-5s, tuỳ thuộc vào loại detector kích thước detector Tiền khuếch đại nhạy điện tích có tác dụng tích phân tín hiệu điện tích biến đổi chúng thành xung điện lối tỉ lệ với tín hiệu điện tích lối vào mà không phụ thuộc vào điện dung ký sinh detector Tiền khuếch đại nhạy dòng điện: thường dùng cho mạch tạo dạng nhanh sơ bộ, mạch trùng phùng… mạch có trở kháng lối vào thấp Nhiệm vụ tiền khuếch đại: Phối hợp trở kháng, Tăng tỷ lệ S/N, Khuếch đại xung, Biến đổi dạng xung điện lối detector thành điện Do đầu dò sử dụng loại sử dụng tinh thể nhấp nháy ghép nối với Si PIN photodiode, cho tín hiệu dạng điện tích tỉ lệ tuyến tính tốt với lượng xạ tới, yêu cầu tiền khuếch đại biến đổi tín hiệu điện tích thành tín hiệu xung điện phù hợp với việc ghi nhận tầng sau, đồng thời phải ổn định theo nhiệt độ, ta sử dụng tiền khuếch đại nhạy điện tích để đảm bảo yêu cầu ii Các loại nhiễu tiền khuếch đại nhạy điện tích - Trong tiền khuếch đại nhạy điện tích, tín hiệu nhiễu yếu tố: o Nhiễu nhiệt nối tiếp (series thermal noise): gây lối vào JFET tiền khuếch đại (tỉ lệ với tổng điện dung lối vào), o Nhiễu nhiệt song song (parallel thermal noise): gây điện trở hồi tiếp điện trở phân cực ngược detector, o Nhiễu hạt (shot noise) gây dòng vào cổng gate JFET dòng rò detector, o Series 1/f noise tạo điểm tiếp điện detector lối vào JFET tiền khuếch đại, o Parallel f noise gây trạng thái lân cận độ suy giảm vật liệu điện môi gần điểm nối vào tiền khuếch đại - - Một số phương pháp giảm nhiễu: o Giảm điện dung (điện dung PIN PD, FET điện dung ký sinh) o Giảm thiểu thời gian tạo dạng xung τ o Sử dụng cáp nối detector preamplifier ngắn tốt o Khi thiết kế mạch, giữ đường mạch điện ngắn tốt o Có thể tránh sóng nhiễu cách che chắn mạch tiền khuếch đại chắn kền o Cần lọc nguồn trước cấp vào mạch tiền khuếch đại Trên thực tế, loại nhiễu phương pháp giảm nhiểu áp dụng linh hoạt trường hợp cụ thể mạch, đòi hỏi phải có trình thực thực tế iii Nguyên lý hoạt động mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích thực VC C VC C VC C R 14 V 10k C L1 C u 1u 1500 - 10u L T 7 /L T + V+ O U T C 12 + Q 2SK1062 10u O U T L T 7 /L T - o u u t D U C 11 V- C + + C 1 u U V+ R 11 47M C 10 u R 10M V- B a tt R k EA60 R 100k C R 10M C EA60 0 C 1p V C 2p C 10u R R k 100M R 10 51 Test Hình 4: Sơ đồ nguyên lý mạch tiền khuếch đại thực Nguyên lý hoạt động: PIN PD phân cực ngược nguồn 12V ngoài, qua tụ lọc C1 trở định dòng R11 để lọc nguồn quy định dòng cấp cho PIN PD Khi xạ vào PIN PD tạo tín hiệu dòng điện, tín hiệu qua tụ truyền C2, chuyển thành tín hiệu điện khuếch đại lên phần mạch tích phân sử dụng Op-Amp LT1077 JFET lối vào 2SK1062 Xung khỏi tầng đưa qua tụ C11 C12 nhằm truyền tín hiệu AC tới tầng khuếch đại thứ mạch khuếch đại không đảo với hệ số khuếch đại AC 10 Xung khỏi tầng đủ độ lớn để tiếp tục phân tích, lọc nhiễu… tầng sau II Phần thực hành chế tạo bo mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích 2.1 Thực hành thiết kế lắp ráp mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích Thiết kế bo mạch dựa sơ đồ nguyên lý có sẵn: sử dụng phần mềm odcard 9.2 để thiết kế sơ đồ mạch in mạch tiền khuếch đại Trong trình thiết kế mạch in, phải ý xếp linh kiện hợp lý cho đường dây nối linh kiện ngắn để giảm nhiễu, tiết kiệm không gian cho bo mạch; phải ý đến việc bố trí tụ lọc cho hợp lý Hình 5: Sơ đồ mạch in bo mạch tiền khuếch đại sử dụng FET lối vào opamp LT1077 Tuy nhiên, điều kiện thực tế nên nhóm tiến hành lắp ráp mạch tiền khuếch đại bo mạch có sẵn Sơ đồ mạch in mạch thực tế không hoàn toàn giống với sơ đồ mạch in thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch hoàn toàn giống Chú ý: việc tiến hành hàn linh kiện lên bo mạch phải tiến hành cách thận trọng mạch tiền khuếch đại có sử dụng linh kiện dán nhỏ nên trình hàn linh kiện phải cẩn thận tránh trường hợp chân linh kiện dính nhau, không để linh kiện nóng hư linh kiện Sau hàn xong phải kiểm tra cẩn thận cấp nguồn xung vào kiểm tra hoạt động mạch 2.2 Thực hành Để kiểm tra hoạt động mạch tiền khuếch đại thực hiện, cần thử nghiệm mạch trước với tín hiệu giả xung hạt nhân để tránh làm hỏng đầu dò Xung cấp vào xung điện xung từ detector trường hợp xung điện tích, cần phải biến đổi xung từ máy phát thành xung điện tích hộp tụ xác với giá trị phù hợp theo sơ đồ sau: Hình 6: Sơ đồ mạch kiểm tra hoạt động mạch tiền khuếch đại sử dụng FET lối vào Tuy nhiên điều kiện thực hành không cho phép nên nhóm kiểm tra khả làm việc mạch tiền khuếch đại trước cách cấp thẳng xung điện từ máy phát vào mạch tiền khuếch đại 2.2.1 Kiểm tra hoạt động tiền khuếch đại làm việc với máy phát xung Với mục đích kiểm tra tầng khuếch đại tiền khuếch đại có hoạt động tốt không, tiến hành cấp xung giả xung hạt nhân với biên độ khoảng 15mV Xung đưa vào cổng input tiền khuếch đại lấy từ máy phát xung thủy ngân (mercury pulser RACRI) Xung phát từ máy phát lựa chọn giá trị Rise Time Decay Time sau: Rise time 0.1 0.5 (us) Decay time 10 20 50 (us) Xung phát từ máy phát xung chia làm đường, đường đưa vào máy oscilloscope PS-600, đường lại đưa vào cổng input tiền khuếch đại sau dùng máy oscilloscope tiến hành kiểm tra so sánh với xung đưa trực tiếp vào máy oscilloscope Một số hình ảnh tín hiệu qua tầng so sánh với xung ban đầu máy phát xung thuỷ ngân (Rise time=0.1us, Decay time=50us): - Sau qua tụ lọc C2: Hình 7: Hình dạng xung sau qua tu truyền C2 (trên) hình dạng xung phát từ máy phát xung thủy ngân (dưới) Dựa vào hình dạng biên độ xung thu nhận qua oscilloscope cho ta thấy dạng xung sau qua tụ truyền C2 dạng xung phát từ máy phát xung thủy ngân có biên độ gần nhau, nhiên xung lối tụ C2 bị biến dạng nhòe Nguyên nhân có biến dạng xung ảnh hưởng việc tích phóng điện tụ C2 trình truyền tín hiệu tín hiệu sau qua tụ C2 bị nhòe nhiễu mạch tiền khuếch đại - Tín hiệu sau qua JFET 2SK1062: Sau qua JFET, tín hiệu bị đảo chiều khuếch đại lên dựa vào cấp cho lối vào JFET Hình 8: Hình dạng xung sau qua FET 2SK1062 - Tín hiệu sau qua OpAmp LT1077: biên độ xung tín hiệu hoàn toàn giống biên độ tín hiệu lối JFET điều chỉnh biên độ xung cách thay đổi giá trị biến trở R14: qua việc thay đổi giá trị biến trở R14 ta thay đổi hệ số khuếch đại mạch tiền khuếch đại, biến trở R14 có giá trị 6.6kΩ biên độ tín hiệu sau tầng khuếch đại thứ khoảng 55mV (gấp khoảng lần biên độ tín hiệu lối vào) Hình 9: Hình dạng biên độ tín hiệu lối tầng khuếch đại thứ - Tín hiệu sau qua tầng khuếch đại thứ Hình 10: Hình dạng xung tín hiệu sau qua tầng khuếch đại thứ Qua tầng thứ mạch tiền khuếch đại, tín hiệu khuếch đại lên với biên độ tín hiệu lối tầng khuếch đại thứ hai khoảng 0.6 V Tín hiệu khuếch đại lên khoảng 11 lần so với tầng thứ Hình dạng xung lối tầng thứ tầng thứ hai tương tự nhau, khác biên độ Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, qua cho ta kết luận tầng khuếch đại thứ hai mạch tiền khuếch đại hoạt động tốt III Phần kết luận 3.1 Kết Sau đề tài, nhóm đạt số kết sau: - Tìm hiểu lý thuyết chất nhấp nháy, PIN photodiode, khả ghép nối tinh thể nhấp nháy CsI(Tl) với Si PIN photodiode, lý thuyết mạch tiền khuếch đại, đặc biệt mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích - Tìm hiểu chương trình Orcad 9.2, ứng dụng vẽ sơ đồ nguyên lý mạch in mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích - Làm quen với linh kiện dán, tiến hành lắp ráp bo mạch - Kiểm tra hoạt động mạch tiền khuếch đại với xung từ máy phát xung thuỷ ngân Hạn chế: - Vốn kiến thức ban đầu hạn chế, chưa có kiến thức lẫn kinh nghiệm thực hành nhiều lĩnh vực điện tử nên thời gian tiếp cận với mạch lâu - Chưa tự thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích - Còn số vấn đề nguyên lý hoạt động mạch chưa tìm hiểu rõ ràng - Điều kiện thực hành hạn chế, chưa chủ động linh kiện thiết bị - Chưa kiểm tra hoạt động mạch với xung hạt nhân thực tế 3.3 Kiến nghị Trong thời gian tới, nhóm hy vọng có thêm nhiều thời gian tập trung vào nghiên cứu thêm lĩnh vực điện tử hạt nhân Hơn hy vọng có thêm đề tài điện tử hạt nhân để tìm hiểu thêm lĩnh vực điện tử hạt nhân này, bổ trợ thêm kiến thức khả sử dụng thiết bị ghi nhận xạ, phục vụ nhiều ứng dụng thực tế [...]... hợp với lý thuyết, qua đó cho ta kết luận tầng khuếch đại thứ hai của mạch tiền khuếch đại hoạt động tốt III Phần kết luận 3.1 Kết quả Sau đề tài, nhóm chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau: - Tìm hiểu được lý thuyết về chất nhấp nháy, PIN photodiode, khả năng ghép nối giữa tinh thể nhấp nháy CsI( Tl) với Si PIN photodiode, lý thuyết về mạch tiền khuếch đại, đặc biệt là mạch tiền khuếch đại nhạy điện. .. điện tích - Tìm hiểu về chương trình Orcad 9.2, ứng dụng vẽ sơ đồ nguyên lý và mạch in của mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích - Làm quen với các linh kiện dán, tiến hành lắp ráp bo mạch - Kiểm tra hoạt động của mạch tiền khuếch đại với xung từ máy phát xung thuỷ ngân Hạn chế: - Vốn kiến thức ban đầu hạn chế, chưa có kiến thức lẫn kinh nghiệm thực hành nhiều về lĩnh vực điện tử nên thời gian tiếp cận với. .. thứ nhất - Tín hiệu sau khi qua tầng khuếch đại thứ 2 Hình 10: Hình dạng xung tín hiệu sau khi qua tầng khuếch đại thứ 2 Qua tầng thứ 2 của mạch tiền khuếch đại, tín hiệu được khuếch đại lên với biên độ tín hiệu tại lối ra tầng khuếch đại thứ hai khoảng 0.6 V Tín hiệu được khuếch đại lên khoảng 11 lần so với tầng thứ nhất Hình dạng xung ở lối ra của tầng thứ nhất và tầng thứ hai tương tự nhau, chỉ khác... nhiên xung ở lối ra của tụ C2 bị biến dạng và nhòe Nguyên nhân có sự biến dạng xung là do ảnh hưởng của việc tích và phóng điện của tụ C2 trong quá trình truyền tín hiệu và tín hiệu sau khi qua tụ C2 bị nhòe là do nhiễu của mạch tiền khuếch đại - Tín hiệu sau khi qua JFET 2SK1062: Sau khi qua JFET, tín hiệu bị đảo chiều và khuếch đại lên dựa vào thế cấp cho lối vào của JFET Hình 8: Hình dạng xung sau... của JFET và có thể điều chỉnh được biên độ xung bằng cách thay đổi giá trị của biến trở R14: qua việc thay đổi giá trị biến trở R14 ta có thể thay đổi hệ số khuếch đại của mạch tiền khuếch đại, khi biến trở R14 có giá trị 6.6kΩ thì biên độ tín hiệu sau tầng khuếch đại thứ nhất khoảng 55mV (gấp khoảng 4 lần biên độ tín hiệu lối vào) Hình 9: Hình dạng và biên độ tín hiệu ở lối ra tầng khuếch đại thứ nhất... lý của mạch tiền khuếch đại nhạy điện tích - Còn một số vấn đề trong nguyên lý hoạt động của mạch chưa được tìm hiểu rõ ràng - Điều kiện thực hành còn hạn chế, chưa chủ động được về linh kiện và thiết bị - Chưa kiểm tra hoạt động của mạch với xung hạt nhân thực tế 3.3 Kiến nghị Trong thời gian tới, nhóm chúng tôi hy vọng sẽ có thêm nhiều thời gian tập trung vào nghiên cứu thêm về lĩnh vực điện tử hạt... nghiên cứu thêm về lĩnh vực điện tử hạt nhân này Hơn nữa là chúng tôi hy vọng sẽ có thêm những đề tài tiếp theo về điện tử hạt nhân để chúng tôi có thể tìm hiểu thêm về lĩnh vực điện tử hạt nhân này, có thể bổ trợ thêm đối với kiến thức và khả năng sử dụng các thiết bị ghi nhận bức xạ, phục vụ nhiều trong các ứng dụng thực tế ... tín hiệu qua các tầng khi so sánh với xung ban đầu của máy phát xung thuỷ ngân (Rise time=0.1us, Decay time=50us): - Sau khi qua tụ lọc C2: Hình 7: Hình dạng xung sau khi qua tu truyền C2 (trên) và hình dạng xung phát ra từ máy phát xung thủy ngân (dưới) Dựa vào hình dạng và biên độ xung thu nhận được qua oscilloscope cho ta thấy dạng xung sau khi qua tụ truyền C2 và dạng xung phát ra từ máy phát xung ... nhiều vào điện dung ký sinh đầu dò Tín hiệu qua tiền khuếch đại nhạy tỉ lệ với tín hiệu điện lối vào Kiểu tiền khuếch đại sử dụng với loại đầu dò bán dẫn tín hiệu tỉ lệ với điện dung, mà phần điện. .. xạ hạt nhân vào đầu dò (tích hợp tinh thể nhấp nháy CsI( Tl) PIN Photodiode) tạo thành tín hiệu điện tích, qua tiền khuếch đại với tác dụng phối hợp trở kháng, tăng tỉ lệ S/N, khuếch đại tín hiệu... tỷ lệ S/N, Khuếch đại xung, Biến đổi dạng xung điện lối detector thành điện Do đầu dò sử dụng loại sử dụng tinh thể nhấp nháy ghép nối với Si PIN photodiode, cho tín hiệu dạng điện tích tỉ lệ