《X射线探测器》PPT课件.ppt

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1、X射线探测器,X射线探测器主要有3种类型：气体电离探测器闪烁体探测器半导体探测器网上有很多参考资料：X射线技术论坛：,一、气体电离辐射探测器,工作原理：入射粒子使高压电极和收集电极间的气体电离，生成的电子离子对在电场的作用下向两极漂移，在收集电极上产生输出脉冲。,惰性气体加少量多原子分子气体的混合气用氙气可增大气体的密度，提高转换效率,脉冲电离室的输出信号所包含的信息,二、闪烁晶体探测器,闪烁探测器的性能由闪烁晶体和光电二极管阵列性能,以及闪烁晶体与光电二极管耦合工艺决定。常采用的闪烁体晶体有CdWO4（钨酸镉）、BGO(Bi4 Ge3O12锗酸铋)、CsI(碘化铯)等,它们各有优缺点。,Cs

2、I(Tl)价格稍低,发光效率高且光谱与光电二极管匹配较好,但抗辐射能力差,在高能X 射线照射下,寿命很短;BGO 闪烁晶体除价格昂贵外,抗辐射能力太弱;CdWO4闪烁晶体各方面性能较好,目前普遍被高能工业CT 采用,但CdWO4闪烁晶体余辉长,且机械加工性能不好,不宜加工成细长的探测器晶体,价格也昂贵,闪烁晶体探测器原理,1.CdTe、CdZnTe探测器,CdZnTe（CZT）晶体是一种性能优异的室温半导体核辐射探测器新材料。CZT晶体是由于CdTe晶体的电阻率较低，所制成的探测器漏电流较大，能量分辨率较低，就在CdTe中掺入Zn使其禁带宽度增加，而发展成了的一种新材料。随Zn含量的不同，禁带

3、宽度从1.4eV（近红外）至2.26eV（绿光）连续变化，所制成的探测器漏电流小，在室温下对X射线，射线能量分辨率好，能量探测范围在10KeV6MeV，且无极化现象。,三、半导体探测器,优点：原子序数高，禁带宽度大，电阻率高，非常适合探测10500KeV的光子，可以在室温下工作。体积为12cm3的晶体可探测能量1MeV以上的光子，用于x射线、射线能谱测量。对57Co的122KeV 射线的半宽度室温时为5.9KeV。缺点：载流子寿命不够大，俘获长度较小，造成电荷收集不完全，能谱性能受限制。,2.锂漂移半导体探测器(PIN结),基体用P型半导体(因为极高纯度的材料多是P型的)，例如掺硼的Si或Ge

4、单晶。,(1)一端表面蒸Li，Li离子化为Li+,形成PN结。,(2)另一端表面蒸金属，引出电极。,外加电场，使Li+漂移。Li+与受主杂质(如Ga-)中和，并可实现自动补偿形成 I 区。,(3)形成P-I-N结，未漂移补偿区仍为P，引出电极。,P,N+,Intrinsic Semi,Front metallization,Ohmic back contact,To positive bias voltage,为了降低探测器本身的噪声和FET的噪声，同时为降低探测器的表面漏电流，锂漂移探测器和场效应管FET都置于真空低温的容器内，工作于液氮温度(77K)。,对Ge(Li)探测器，由于锂在锗中的迁移率较高，须保持在低温下，以防止Li+Ge-离子对离解，使Li+沉积而破坏原来的补偿;对Si(Li)探测器，由于锂在硅中的迁移率较低，在常温下保存而无永久性的损伤。,3)由于PIN探测器能量分辨率的大大提高，开创了谱学的新阶段。,Li漂移探测器的问题：低温下保存代价很高；漂移的生产周期很长，约3060天。,四、CCD电耦合器件,1.电荷的储存,以电荷为信号,势阱产生势阱合并电荷转移电荷共有电荷转移势阱及电荷转移一个位置。电荷包的转移是由势阱的不对称和势阱耦合引起的,以电荷为信号,2.电荷的转移,Less than 0.2um,谢谢！请访问X射线技术论坛获取更多相关知识,