光子計數(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，當綁定傳感器芯片后，就相當于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的比較結果，基準是全局閾（Global Threshold），也就是說所有65K個探測器（像素）的比較基準是一樣的，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，當比較基準一致（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，但實際是不可能的。此外，探測器的所有測量設置參數(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換誤差（數(shù)字是離散的，模擬是連續(xù)的），這也導致不均勻性。

   閾值等值化用于補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有相應的閾值調(diào)整比特（Medipix3為5個bit，Timepix 3為4個bit）。閾值補償是設置相應的數(shù)值（DAC），給每個探測器引入相應的電流，使所有256×256個探測器（像素）的比較器輸出盡量一致。電流基準由THS全局DAC控制，DAC的LSB為0-40nA。

   下面以Medipix 3芯片事件計數(shù)模式為例說明：

   單個像素不同Local Threshold DAC設置值（0~15）相同測試脈沖序列的計數(shù)結果（閾值掃描Threshold Scan）。橫坐標為全局閾值（Global Threshold）（DAC值），縱坐標為測量結果。

   從上圖可以看出，設置不同的Local Threshold DAC確實能改變計數(shù)結果。

  使用像素Local Threshold DAC等值化前后的比較。

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

  下半部分是上半部分的像素計數(shù)彩色圖。

上述內(nèi)容由我司Jerry Huang 整理收集，僅用于知識的分享和共同學習，未經(jīng)過同意不得擅自轉載。