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专利号: 201610030643X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.抑制暗计数的单光子计数电路,包括第一MOS管MN1、第二MOS管MN2、第三MOS管MN3、第四MOS管MN4、第五MOS管MP1、电容C1、A/D转换器、处理器和计数器,其特征在于:所述第五MOS管MP1和第一MOS管MN1的栅极均连接信号输入端IN,第五MOS管MP1的漏极连接电源电压VDD;所述第一MOS管MN1的漏极与第五MOS管MP1的源极及第二MOS管的栅极相连;第一MOS管MN1的源极接地,第一MOS管MN1和第五MOS管MP1构成CMOS反相器;所述电容C1的一端接电源电压VDD,另一端接第三MOS管MN3的漏极,第三MOS管MN3的源极接第二MOS管的漏极,第二MOS管MN2的源极接地;所述第三MOS管MN3的栅极接信号CLK;第四MOS管MN4的漏极和源极分别接在电容C2的两端,第四MOS管MN4的栅极接复位信号RESET;第二MOS管MN2的漏极作为输出端口OUT1,输出端口OUT1连接到A/D转换器;所述A/D转换器的输出端OUT2连接处理器U;

所述处理器的输出端OUT3连接计数器Q。

2.根据权利要求1所述抑制暗计数的单光子计数电路抑制暗计数的方法,其特征在于:

该方法的具体步骤如下:

步骤一、搭建抑制暗计数的单光子计数电路;

步骤二、第五MOS管MP1和第一MOS管MN1的栅极均作为信号输入端IN,与单光子探测系统的放大器的输出端相连接;信号输入端IN所传输的信号为雪崩脉冲,此雪崩脉冲为光子照射到单光子雪崩二极管上的有效脉冲X1,或由于器件的不合理造成的无效脉冲X2;

步骤三、在雪崩事件发生之前,CLK和RESET信号电平为低电平,第二MOS管MN2和第三MOS管MN3不导通,电容C1充电至电源电压VDD;当有雪崩事件发生时,CLK信号为高电平,IN端会有雪崩脉冲X1或X2,此时雪崩脉冲经过CMOS反相器到达第二MOS管MN2,第二MOS管MN2和第三MOS管MN3导通,电容通过第二MOS管MN2和第三MOS管MN3进行放电;电容C1放电直到RESET信号电平变为高电平,此时电容C1通过第四MOS管MN4将剩余电荷释放,在下一个雪崩脉冲产生之前,将CLK和RESET信号再一次恢复到低电平,电容C1再一次充电至电源电压VDD;

步骤四、第二MOS管MN2的漏极输出电压信号V1;电压信号V1的模拟电压值与电容极板电压值成线性比例关系,而电容极板电压值与放电时间t满足关系式:式中,V0为电容极板在t=0时刻的电压值,V0=VDD;R为第二MOS管MN2和第三MOS管MN3组成的导通电阻,C为电容值;放电时间t的最大值由雪崩脉冲信号的脉冲宽度决定;电压信号V1的模拟电压值包括有效脉冲转化的模拟电压值Y1和无效脉冲转化的模拟电压值Y2;

步骤五、电压信号V1输入到A/D转换器,由模拟电压值转化为数字量,数字量包括由效脉冲转化的数字量Z1和无效脉冲转化的数字量Z2;

步骤六、数字量输入到处理器,处理器剔除数字量Z2并保留数字量Z1,Z1作为处理器的输出量输入到计数器。