Алмазный детектор, Измерение заряда алмазного детектора Опции

[NNikolaev]

Добрый день Форумчане!
Вообщем есть алмазный детектор. При приложении напряжения порядка 200 В при воздействии на него быстрыми нейтронами образуется заряд прямо порпоциональный потоку быстрых нейтронов, который надо измерять. Поток 10^6 за 1..1.5 мкс. Емкость датчика примерно 4 пФ. Заряд я думаю в районе 200...800 fQ (-15 Q). Его нужно замерить. Область геофизическая - температура до +125 C и мощная помеха. Варианты нашел следующие - тыкните пожалуйста, что на Ваш взгляд будет работать лучше:
1. Классический преобразователь заряд напряжение.
2. Есть какой то новый способ (Forward Bias FET charge Amplifier)
3. Есть способ с обратной связью через операционный усилитель - как в документации на AD745 ( http://www.analog.com/ru/precision-op-amps...ts/product.html стр 10)

Теперь экзотика:
1. Есть микросхема - измеритель емкости - есть идея ее приспособить для измерения заряда - ведь если емкость датчика постоянная заряд на нем пропорционален напряжению.
2. Появилась микросхема Microchip’s GestIC® Technology MGC3130 - реагирует на электрическое поле - в принципе образующие заряды будут наводить электрическое поле.
Вообщем голову сломал - нужно достаточно простое и эффективное - съем информации 20 раз в секунду - то есть раз процесс быстрый заряд нужно хранить и потом еще сбрасывать.
Подскажите, кто делал похожие вещи - тут многие с быстрыми фотодиодами работают.
Вот тут похожие изделия:
http://www.cividec.at
http://www.cividec.at/#products.html

есть еще источник - хорошая статья в частности по зарядовым усилителям:
http://kit-e.ru/articles/device/2005_8_184.php


Заранее спасибо!

Сообщение отредактировал NNikolaev - Jun 17 2013, 08:06

[NNikolaev]

не поленитесь, гляньте даташит на ddc112/ddc114, это не просто АЦП, преобразовывать в напряжение ничего не надо, это АЦП с токовым входом, датчик прямо на вход вешается.
а если так хочется получить именно напряжение, то AFE0064 именно это и делает.

а MGC3130 никак не поможет, он ёмкость измеряет, а не заряды, и имеет большие входные токи, которые даже в даташите на эту микрочиповскую поделку не указаны .

Я смотрел эти токовые АЦП. у него действующих разрядов 20 и на минимальном конденсаторе 12.5 пФ у него полная шкала 50 pQ. Таким образом шаг квантования 5*10-17 Q или 0.05 fQ
Правильно?!
Вот тут еще тема немного раскрыта кому интересно.

http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:7049-2

[_pv]

Я смотрел эти токовые АЦП. у него действующих разрядов 20 и на минимальном конденсаторе 12.5 пФ у него полная шкала 50 pQ. Таким образом шаг квантования 5*10-17 Q или 0.05 fQ
Правильно?!

не совсем, разрешение хоть и 20 бит, уровень шумов всё равно будет около 1000 электронов (у DDC14 есть диапазон 12pQ, и указано 20ppm шума, что соответствует ~2000 электронам), или 0.2 fQ, то есть несколько выше младшего разряда.
так и чем не устраивают данные АЦП?

[NNikolaev]

не совсем, разрешение хоть и 20 бит, уровень шумов всё равно будет около 1000 электронов (у DDC14 есть диапазон 12pQ, и указано 20ppm шума, что соответствует ~2000 электронам), или 0.2 fQ, то есть несколько выше младшего разряда.
так и чем не устраивают данные АЦП?

Вот в документации к этому АЦП на стр 6 показано, что уже при 85 градусов входной ток (ток утечки) составит уже более 10 pA. Это значит, что ток в fA диапазоне просто сольется и я боюсь, что просто не зафиксируется этот ток или хуже того, он зарядит конденсатор и создаст ошибку. Еще есть мощная электродинамическая помеха, есть идея сделать 2 канала - и запускать одновременно - один с датчиком, другой просто с топологией такой же емкости. Помеха и ток утечки будет одинакова и при разности кодов мы получим ну практически чистый заряд.
Есть еще такое старое забытое - как баллистический гальванометр - там по степени отклонения судили какой заряд прошел. Может использовать твердотельную аналогию и трансформатор?!

Есть такой опыт... С IVC102. Входной ток там порядка нескольких десятков фА. Но он стабильный, и его удалось скомпенсировать до сотен аттоампер. Основные проблемы - качественная отмывка платы и шумы. Быстро такое измерять... сомнительно. Есть на этом же принципе с прицепленным сзади АЦП (Вам уже на них указывали). Есть еще (не помню точно, как называется) сестричка IVC с меньшими шумами.

Скажите Таня - а Вы грели ее и что ток входной стабильный и как Вы его компенсировали?!

Немного сконцентрирую внимание советующих, что у автора "температура до +125 C" и "мощная помеха" безразмерной величины.

Тут Вы совершенно правы - когда рядышком срабатывает разрядник замыкая на землю 4 кВ тут не до лабораторных условий. Я вот все же думаю поставить AD549 или lmp7721 и сделать заряд - напряжение а потом у maxim есть MAX11156 и получать свои 16 рабочих бит. Как думаете?! Все таки у этих операционниках входной ток при 125 меньше 1 рA. Как думаете?!

[Tanya]

Скажите Таня - а Вы грели ее и что ток входной стабильный и как Вы его компенсировали?!

Нет. Во время измерений не грела. Все это жило в массивном медном экране. Ток компенсировался подачей регулируемого стабильного напряжения (милливольты....) через резистор 1 ТОм, который тоже оказался стабильным.