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碲锌镉（CZT）探测器具有能量分辨率高、响应速度快、可室温下使用等优点，广泛应用于核安全防护、核素识别、核医学成像等领域。然而，空穴在碲锌镉晶体中的寿命较短，造成能谱展宽等问题。除此外，粒子在晶体中会发生康普顿效应，尤其是高能量粒子导致的康普顿时间增多，从而造成能量分辨率下降、峰康比减小等问题。可以通过一定的算法利用CZT探测器阳极和阴极的能量以及粒子感应信号到达时间来识别康普顿事件和修正测试能量值，从而能够提高探测器的能量分辨率。
为了满足像素型CZT探测器的成像和能谱测量需求，能够同时测量入射粒子的能量和时间信息，本次报告将介绍一款128个阳极通道和2个阴极通道的前端读出ASIC芯片。要实现在单通道中同时进行能量和时间的测量，如果采用时间通道和能量通道分开的传统信号处理链路方式，将大幅增加电路面积和功耗。为了解决该问题，我们设计了一种基于峰保电路的时间检测电路，无需采用快成形器，减小了单通道的面积和功耗。产生时间触发信号后，送入通道内集成的TDC电路在片上实现数字化。该TDC采用基于DLL的两级结构。DLL负责产生多相时钟，粗量化采用计数器实现，这两个模块为通道共享，从而减小面积和功耗。细量化在各个通道内实现。芯片内包含一个后端数据处理模块，主要完成时间信息和被击中通道地址的编码、峰保复位等控制信号的生成、输出数据包拼接、并串转换等功能。能量峰保信号通过一个128选一多路选择器输出到管脚。为了提高通道一致性，设计了一个通道级DAC电路用于生成甄别器的基准电压。芯片的数字输出采用LVDS接口，寄存器配置采用SPI接口。
本次报告的芯片采用0.18 μm标准商用CMOS工艺设计并流片。芯片面积约为2.6mm×6.6mm，功耗约为2.5mW/Channel，可探测电荷范围为30fC，电荷电压转换增益为21mV/fC，非线性误差为3.9%。测得Am-241主峰分辨率为6.7%。目前该芯片正在测试中，更多测试结果将在报告中给出。
