如何使用閃爍晶體和硅光電二極管實(shí)現(xiàn)探測傳感器的設(shè)計(jì)

　　隨著公共安全越來越受到公眾的重視，X 射線安檢機(jī)已經(jīng)成為地鐵、汽車站、鐵路和海關(guān)等人口密集交通場所出入等的必備安檢設(shè)備?；?FPGA 的 X 射線輻射圖像采集與傳輸系統(tǒng)，利用 X 射線的穿透性掃描成像快速掃描行李箱、集裝箱內(nèi)物品，對(duì)槍支、易爆物和毒品等違禁物品進(jìn)行快速甄別，保障公共安全與社會(huì)安寧 。X 射線安檢機(jī)由線陣 X 射線圖像采集傳輸系統(tǒng)與上位機(jī)組成，本文主要研究線陣 X 射線圖像采集與傳輸系統(tǒng)，其中包括探測板、采集板與數(shù)據(jù)板。采集系統(tǒng)采用基于閃爍晶體與硅光電二極管技術(shù)組合在一起的陣列式硅光電二極管探測傳感器。

　　1、X 射線探測系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)的 X 射線采集傳輸系統(tǒng)的硬件框圖如圖 1 所示。圖像采集與傳輸系統(tǒng)的硬件包含三個(gè)部分，X 射線探測器模塊、 FPGA 數(shù)據(jù)采集模塊和千兆以太網(wǎng) RGMII 數(shù)據(jù)傳輸模塊。當(dāng) X 射線成像閃爍晶體（CsI）受 X 射線輻照后，將 X 射線轉(zhuǎn)換為可見光，閃爍體貼合在陣列硅光電二極管表面，陣列硅光電二極管接收到可見光后轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再由前置集成放大器放大，積分轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。放大器的靈敏度是由積分電路的反饋電容器定義。每路運(yùn)放靈敏度設(shè)置可以從控制端口進(jìn)行單獨(dú)控制，放大后信號(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸送到采集板 FPGA 片內(nèi)，F(xiàn)PGA 通過 LVDS 傳輸格式將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)板。采集板發(fā)送到數(shù)據(jù)板是通過端口直接進(jìn)入數(shù)據(jù)板 FPGA 進(jìn)行信號(hào)處理。信號(hào)處理單元對(duì)每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的重新排序、數(shù)據(jù)校正、暗偏移和像素點(diǎn)的靈敏度差異等進(jìn)行處理。最后數(shù)據(jù)板通過選定的數(shù)據(jù)接口（千兆以太網(wǎng)通訊端口） 將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng) PC 上，與 PC 以千兆以太網(wǎng)接口連接。