光子計(jì)數(shù)、像素化X射線探測器（HPC）的閾值等值化（Threshold Equalization）

   對Medipix1，2，3和Timepix、Timepix 3芯片來說，當(dāng)綁定傳感器芯片后，就相當(dāng)于256×256 = 65536個探測器，讀出芯片的主要作用是讀出這65K個探測器的數(shù)據(jù) – 計(jì)數(shù)值（事件數(shù)和/或時間）。而數(shù)據(jù)是基于探測到的信號與基準(zhǔn)的比較結(jié)果，基準(zhǔn)是全局閾（Global Threshold），也就是說所有65K個探測器（像素）的比較基準(zhǔn)是一樣的，從集成電路制造方面來說，這個容易做到。但是集成電路制造過程中，不能保證所有65K個探測器（像素）的比較器（晶體管等）完全相同，也就是說，當(dāng)比較基準(zhǔn)一致（全局閾值），一定幅度的輸入信號，多個探測器輸出不是完全一致的。例如，全局閾值為1，信號為2，理想情況下，所有像素的比較器都輸出高電平，但實(shí)際是不可能的。此外，探測器的所有測量設(shè)置參數(shù)（閾值等）是通過數(shù)字值（DAC）給定的，而比較器比較的是模擬量，從數(shù)字到模擬必然存在轉(zhuǎn)換誤差（數(shù)字是離散的，模擬是連續(xù)的），這也導(dǎo)致不均勻性。

   閾值等值化用于補(bǔ)償像素和像素之間由于像素閾值電壓和電流的不匹配和/或芯片功率下降等全局影響造成的閾值變化。Medipix 3和Timepix 3讀出芯片的每個像素都有一個像素配置寄存器（PCR），PCR有相應(yīng)的閾值調(diào)整比特（Medipix3為5個bit，Timepix 3為4個bit）。閾值補(bǔ)償是設(shè)置相應(yīng)的數(shù)值（DAC），給每個探測器引入相應(yīng)的電流，使所有256×256個探測器（像素）的比較器輸出盡量一致。電流基準(zhǔn)由THS全局DAC控制，DAC的LSB為0-40nA。

   下面以Medipix 3芯片事件計(jì)數(shù)模式為例說明：

   單個像素不同Local Threshold DAC設(shè)置值（0~15）相同測試脈沖序列的計(jì)數(shù)結(jié)果（閾值掃描Threshold Scan）。橫坐標(biāo)為全局閾值（Global Threshold）（DAC值），縱坐標(biāo)為測量結(jié)果。

   從上圖可以看出，設(shè)置不同的Local Threshold DAC確實(shí)能改變計(jì)數(shù)結(jié)果。

  使用像素Local Threshold DAC等值化前后的比較。

  上半部分的藍(lán)色和紅色圖像是Local Threshold DAC為0和15時，相同測試脈沖（Test Pulse）數(shù)量的閾值掃描結(jié)果：橫坐標(biāo)為閾值，縱坐標(biāo)為計(jì)數(shù)值為測量脈沖數(shù)的像素?cái)?shù)量。中間綠色圖是等值化后，相同計(jì)數(shù)值的像素?cái)?shù)量分布。

  下半部分是上半部分的像素計(jì)數(shù)彩色圖。

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