Medipix3芯片
描述：Medipix3是一种CMOS像素检测器读出芯片，设计用于连接到分段半导体传感器。与它的前身Medipix2一样，它作为一台相机，根据电子快门打开时撞击像素的粒子数量拍摄图像。然而，Medipix3比Medipix2更进一步，允许彩色成像和无死区操作。在像素级实现了一种新的电荷求和和分配方案，允许对入射光子的能量进行适当的分仓，以克服荧光和电荷扩散的影响。由于每个55μm像素中有2个计数器，因此可以对芯片进行编程，使得一个计数器被读出，而另一个计数器正在计数。还可以将芯片连接到间距为110μm的传感器矩阵。这样，每个像素最多可使用8个计数器。
Timepix3是一种通用集成电路，适用于半导体探测器和气体填充探测器的读出。与Timepix1相比，该电路具有更多的功能、更好的时间分辨率和更先进的架构，可实现零抑制的连续稀疏数据读出。Timepix3可用于从X射线成像到粒子轨迹重建的广泛应用。
根据应用要求，用户可以从Timepix3中可用的三种数据采集模式中选择一种。在数据驱动模式中，到达时间信息和电荷沉积信息都与活动像素的坐标一起被发送到每个命中的芯片外。所选择的架构允许以高达40Mhits/s/cm2的速率连续且无触发地读出稀疏分布的数据。对于成像应用和校准，可能在基于帧的（非连续）数据读出模式下操作。
特征
像素尺寸55μm x 55μm
256 x 256像素
Timepix3适用于半导体探测器和气体填充探测器的读出
每个像素具有4位局部调整的单个阈值
两种主要测量模式：（1）同时10位ToT和18位TOA，（2）10位事件计数和14位积分ToT
大正电荷的TOT单调
用于时间戳的快速TOA，精度为1.56ns
数据驱动读出：无死区，最大命中率为40 Mhits/s/cm2
全系统电源脉冲测试的关机/唤醒功能
3侧可对接（带有单个1.2mm死边）
TSV就绪
应用
| General |
|---|
| CMOS technology | 0.13μm |
| Pixel size | 55μm x 55μm |
| Pixel matrix | 256 x 256 |
| Design | CERN, NIKHEF, Bonn University |
| Analog front end (pixel cell) |
|---|
| Signal polarity | Positive and negative |
| Leakage current | -10nA to +20nA |
| TOA jitter and mismatch | Compatible with 1.56ns resolution (gas detector applications) |
| Time to peak | 25ns |
| Noise | 62 e- rms |
| Threshold variation (after tuning) | 30 e- rms |
| Minimum operating treshold | 500 e- |
| Digital part (pixel cell + periphery) |
|---|
| TOA precision | 1.56ns |
| Number of bits per hit | 48 |
| Data sent per hit | x, y TOT (10 bits) TOA (18 bits) |
| Readout uses up to 8 parallel LVDS lines (200 MHZ clock) |
|
| Total analog power consumption (nominal conditions) | 440mW |
| Total digital power consumption (@100MHz) | 450mW |
Timepix系列是从 Medipix系列开发演变而来的，用于探测单个粒子的探测以获得时间、空间、能量信息，历经Timepix2，Timepix3，目前Timepix4正在开发中，其目标是获得更好的空间和时间分辨能力。
