Письмо ректору

  Телефонный   справочник

    Электронная     почта


  Министерство науки и высшего образования РФ
5-100.png Программа повышения конкурентоспособности
Противодействие коррупции
Наука и образование против террора
Диссертационные советы
Российский студенческий центр
Социальный навигатор
Оформление социальной студенческой карты
Study in Russia
NEVOD.png Уникальная научная установка НЕВОД
TEMP.png Турнир «ТеМП 2018»
50x75.png Международная олимпиада для студентов
Олимпиада «Я - профи»
eend_fond.png Эндаумент-фонд НИЯУ МИФИ



Новости университета



21.01.2016

Новая специализированная СБИС, разработанная на кафедре микро- и наноэлектроники, найдёт применение в медицинских ядерных томографах и прецизионных радиометрах

Кремниевые фотоэлектронные умножители (КФЭУ) – это детекторы импульсного оптического излучения на основе ячеек, содержащих массив лавинных фотодиодов с гасящими резисторами, ограничивающими гейгеровский разряд. Конструктивно микросхемы КФЭУ реализуются в виде отдельных детекторных элементов – ячеек, включающих от сотен до десятков тысяч микроячеек, а также в виде фотоматриц, состоящих из таких элементов. Такие приборы характеризуются высокой чувствительностью (способны регистрировать отдельные фотоны) и высоким быстродействием. По сравнению с традиционно применяемыми вакуумными фотоэлектронными умножителями, КФЭУ имеют малые размеры, относительно низкую стоимость, не чувствительны к магнитным полям и обладают значительно более низкий уровень энергопотребления.

Первые в мире КФЭУ были созданы в конце прошлого века на предприятии ФГУП «НПП «Пульсар» на базе исследований, выполненных совместно с сотрудниками Московского инженерно-физического института (сейчас Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»). В настоящее время они нашли широкое применение в медицине, в частности, в позитронно-эмиссионных томографах и гамма-камерах, а также в физических установках. Активно развивается новое направление, связанное с использованием КФЭУ в портативных приборах для детектирования ионизирующих излучений и радионуклидов. Такие приборы стали применяться для обеспечения личной безопасности и выявления признаков неконтролируемого и злонамеренного использования радиоактивных веществ.

Для съема и обработки сигналов единичных элементов и матриц КФЭУ существует ряд микросхем. Число каналов в них достигает 256 при реализации в виде системы в корпусе или на гибком носителе. Подавляющая часть из них предназначена для применения в медицинских томографах и многоканальных детекторах физических установок. Использование таких ИМС в портативной аппаратуре, где число элементов матриц КФЭУ пока не превышает 9, энергетически не эффективно и функционально избыточно.

С целью решения такой задачи был создан комплект из двух специализированных СБИС – аналоговой и аналого-цифровой. Первая ИМС головного аналогового модуля содержит 6 каналов обработки сигналов КФЭУ, из них 3 канала с токовым входом и 3 канала с входом по напряжению. Каждый канал содержит программируемый предусилитель, интегратор со стабилизатором базовой линии, программируемый усилитель, амплитудный дискриминатор, два программируемых таймера, фильтр нижних частот, пиковый детектор и выходной буфер со схемой подстройки базовой линии. Вторая аналого-цифровая ИМС имеет 9 основных и один вспомогательный канал, каждый из которых включает в себя 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) c максимальной частотой выборки 150 кГц, а также элементы системы опроса каналов. Микросхема содержит также буферную память типа FIFO и встроенный прецизионный источник опорных напряжений. Отличительной особенностью этой ИМС является низкий уровень потребляемой мощности, которая не превосходит 0,5 мВт на канал при частоте выборки 100 кГц. Конфигурирование, программирование параметров микросхем и обмен данными с внешними устройствами осуществляется через последовательные интерфейсы.

Разработанный комплект специализированных СБИС позволяет построить полнофункциональную систему съема и аналого-цифрового преобразования сигналов матриц КФЭУ с числом каналов до 9 без использования дополнительных элементов. Планируется использование этих микросхем и их усовершенствованных версий в перспективной отечественной медицинской аппаратуре, в том числе, в проекте создания гамма камеры, а также в портативных детекторах радиоактивных веществ.


Количество показов: 1453

Возврат к списку


Добавить комментарий