Electronicas

En un material semiconductor, la radiación incidente pude crear un número muy elevado de pares electrónicos ya que la energía necesaria para producir un par es pequeña (de 3 a 6 eV) debido a las propiedades del material utilizado.

En nuestro experimento utilizaremos CdZnTe, un material semiconductor que tiene una corriente de goteo muy baja a temperatura ambiente (pA) debido al añadido de Zinc a los materiales CdTe estándar.

Los estimulos detectados por el detector serán amplificados, muestreados y diferenciados en la Analogue Front End Electronics (AFEE). Las señales provinentes del Módulo del Detector se digitalizan en los mádulos ADC (Analogue to Digital Converter). El instante temporal y el canal de la señal digital se etiquetan en la FPGA. Finalmente los datos se guardan en la memoria secuandaria.

Dispositivos principales:

• Módulo del detector: detector CZT y AFEE
• Módulo ADC. 10 bits. Tiempo de muestreo de 10µs
• Reloj UTC. Tiempo de resolución: 10µs-1s (Por confirmar)
• FPGA: Actel Pro Asic3 FPGA
• Memoria secundaria: 6GB MicroDrive
• Alimentación a través de la ISS o baterías (Por confirmar)
• Casco exterior del detector

En lineas generales, el esquema es el siguiente:

 

1.- Módulo del detector:

El detector se basa en un CdZnTe de 1.5x1.5x0.75 cm3. La AFEE se implementará en el dispositivo ASIC. El detector y la AFEE constiturirán el módulo del detector (DM), que será suministrado por eV Products. El DM es de nuevo diseño basado en el actual Coplanar Grid Detector (CPG). Las características principales del detector CPG son:

• Voltaje de entrada: 2.5 V
• Rango de energía: 30 KeV-10MeV
• Pico de tiempo y ganancia ajustables

 

2.- Conversor de Analógico a Digital (ADC)

El ADC conecta el módulo del detector (analógico) la unidad de procesamiento de datos. Puede ser considerado como el DFEE (Digital Front End Electronic) tal y como se mostraba en el diagrama de bloques. Sus rasgos principales son:

• Modelo AD7914
• 10 bits
• Tiempo de conversión: 800 ns (max)
• 4 canales

(Estas características pueden cambiar como resultado del proceso de diseño)

 

3.- Reloj de hora universal (UTC)

El bloque UTC permite la asociación de una etiqueta de tiempo con cada muestra provinente del DFEE. Su resolución deberá ser al menos la del tiempo de muestreo de la ADC.

 

4.- Unidad de procesamiento

Todas las operaciones se controlan en la FPGA (Field Programmable Gate Array). Debido a que es un dispositivo basado en concurrencia permite varios procesos ejecutándose al mismo tiempo. El “datapath” y el “controlpath” se colocarán en el mismo dispositivo para evitar complejidad de hardware, problemas con la integridad de la señal etc.

 

5.- Almacenamiento

Los datos adquiridos se guardarán en una memoria de almacenamiento (memoria secundaria). Las MicroDrives están diseñadas par trabajar en entornos con vibraciones como camaras de vídeo. El dispositivo de almacenamiento necesita que un controlador actue como interfase con la unidad de procesamiento. Este controlador puede ser bien hardware o software y representa la parte más delicada del diseño.