Speaker
Mr
煜杰 周
(中国科学院高能物理研究所)
Description
CTPX1是一款基于Timepix4混合像素探测器读出ASIC芯片开发的高性能数据驱动成像系统，该系统集成了Timepix4芯片、读出电子学、高压单元以及温度控制子系统。Timepix4 ASIC芯片面积为24.7×30.0mm2，包含448×512（23万）个像素，像素间距55μm，可通过凸点键合技术与不同材料、不同厚度的像素传感器连接（本研究使用300μm厚Si传感器）。在数据驱动模式下，Timepix4同时记录事例的到达时间（ToA）和过阈时间（ToT），其中ToT数据可反映每个像素内沉积的能量信息。为使CTPX1系统可用于能谱成像，需要进行精确的逐像素能量校准以确保所有像素的测量精度，这一校准过程通常使用加速器设施的同步辐射X射线束完成。为了在常规实验室条件下实现灵活、高精度的逐像素能量校准，减少对加速器设施的依赖，课题组采用Timepix4芯片内部测试脉冲结合XRF方法对CTPX1系统进行了逐像素能量校准。首先使用芯片内部测试脉冲进行初步刻度，得到23万像素ToT到能量转换曲线，之后使用X射线管照射6种金属靶（Fe、Co、Cu、Zn、Mo、Sn），得到对应的XRF能谱数据并对23万像素的转换曲线进行逐像素校准。为验证该方法，使用CTPX1系统对Am241放射源进行了测量，结果表明：当仅依赖芯片内部测试脉冲时测量能量与标称能量之间的偏差约为10%，而结合XRF数据与芯片内部测试脉冲后可将偏差降低到0.5%以内，大幅提升了像素响应的一致性。此外，Am241 59.54keV光电峰的标准差降低了约15.2%，能量分辨率为7.79%@59.54keV，有效增强了测量精度。
