1 河北科技大学石家庄 050091
2 中国计量科学研究院北京 100029
3 北京控制工程研究所北京 100190
太阳X射线探测器(Solar X-ray Detector,SXD)是“澳科一号”卫星B星(Macau Science Satellite-1B,MSS-1B)的主要载荷,包括软X射线探测单元(Soft X-ray Detection Unit,SXDU)和硬X射线探测单元(Hard X-ray Detection Unit,HXDU)两部分,采用硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)和碲锌镉探测器(Cadmium Zinc Telluride,CZT)双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息,量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演,需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算,并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明:SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好,其中,SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV,CZT-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过9.54%@120 keV。单能X射线流强测量的相对扩展不确定度为3.8%(k=2),太阳X射线探测器探测效率模拟结果的不确定度为0.12%。这项研究为“澳科一号”卫星的太阳X射线探测器提供了数据支撑,并对后续其他天文卫星的同类探测器标定提供指导和参考。
澳科一号卫星 太阳X射线探测器 探测效率 单能X射线 Macau Science Satellite-1B (MSS-1B) Solar X-ray detector Detection efficiency Monochromatic X-rays
School of Physical Science and Technology & Key Laboratory for Magnetism and Magnetic Materials of Ministry of Education, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Copper-based metal halides X-ray detector Photodetectors Scintillators Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(4): s12200
同济大学物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室,上海 200092
X射线具有波长短、穿透能力强等优点,在医学成像、安全检查、科学研究、空间通信等领域具有重要作用。半导体X射线探测器可以将X射线转换为电流信号,具有易集成、空间分辨率高、能量分辨率高、响应速度快等优点。高性能的X射线探测器应具备暗电流低、灵敏度高、响应速度快、可长时间稳定工作等特点,因此制备X射线探测器的半导体材料应具有电阻率高、缺陷少、抗辐照能力强、禁带宽度宽等性质。氧化镓(Ga2O3)是一种新型宽禁带半导体材料,具有超宽禁带宽度、高击穿场强、高X射线吸收系数、耐高温、可采用熔体法生长大尺寸单晶等优点,是一种适合制备X射线探测器的新型材料,近年来基于Ga2O3的X射探测器成为辐射探测领域的研究热点之一。本文主要介绍了Ga2O3半导体的物理性质及其在X射线探测器方面的研究进展,分析了影响X射线探测器性能的物理机制,为提高Ga2O3基X射探测器的性能提供了思路。
氧化镓 超宽禁带半导体 X射线探测器 半导体探测器 响应速度 灵敏度 单晶 薄膜 Ga2O3 ultra-wide band gap semiconductor X-ray detector semiconductor detector response speed sensitivity single crystal thin film
1 福州大学机械工程及自动化学院,福建 福州 350108
2 福州鑫图光电有限公司,福建 福州 350026
间接式X射线探测器(IXD)的性能随着医学诊断、工业无损检测、安全监测以及科学研究等领域对成像要求的逐步提高而得到不断提升,进而推动了低辐射剂量、高分辨率、快速实时X射线成像探测技术的进一步发展。闪烁屏和图像传感器作为IXD的核心器件,伴随着闪烁体材料、半导体制造工艺和集成电路技术的进步得到了快速发展。为实现图像在闪烁屏和图像传感器间进行有效传输,通常采取3种耦合方式:光纤耦合、光学透镜耦合和直接耦合。本文主要介绍了闪烁屏和图像传感器的研究进展以及3种耦合方式的结构和特点,并对IXD未来发展的趋势进行了展望。
X射线光学 间接式X射线探测器 闪烁屏 图像传感器 光纤耦合 光学透镜耦合 直接耦合 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0700003
1 陕西迪泰克新材料有限公司, 西安 712034
2 西北工业大学材料学院, 凝固技术国家重点实验室, 辐射探测材料与器件工信部重点实验室, 西安 710072
3 中国科学院高能物理研究所, 粒子天体物理重点实验室, 北京 100049
CdZnTe(CZT)探测器目前在国内外天体物理研究中占有重要的地位。本文采用蒙特卡洛软件GEANT4模拟了CZT伽马射线探测器对伽马射线的能谱响应, 研究了电子和空穴的输运特性、外加偏压、探测器厚度等因素对平面型探测器的能谱特性的影响规律。结果表明, 在电子收集效率较高时, 能量分辨率明显受迁移率寿命积比值((μτ)e/(μτ)h)的影响, 比值越小, 能量分辨率越好。增加工作电压可以提高载流子的收集效率和探测器的能量分辨率。在电子收集效率较高时, 增大厚度可以弱化空穴信号贡献, 提高能量分辨率。漂移程与晶体厚度之比(μτ)eE/d可以用来估算平面型CZT探测器对低能射线的收集效率, 并计算出其对应关系。
辐射探测晶体 伽马射线探测器 CdZnTe探测器 CdZnTe晶体 能量分辨率 能谱 radiation detection crystal gamma ray detector CdZnTe detector GEANT4 GEANT4 CdZnTe crystal energy resolution energy spectrum
1 西北工业大学, 辐射探测材料与器件工信部重点实验室, 西安 710072
2 深圳中广核工程设计有限公司, 深圳 518124
3 西北工业大学深圳研究院, 深圳 518063
自从1895年伦琴发现X射线以来, 辐射探测技术快速发展, 被广泛应用于医疗影像、安检安防、工业无损检测、核安全监测、资源勘探、基础科学和空间科学等诸多领域。从探测材料和工作原理划分, 辐射探测器主要可分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。本文从各类射线与半导体材料的相互作用以及半导体探测器工作原理和信号处理过程入手, 探讨了不同辐射类型、不同应用需求对半导体辐射探测器的性能要求以及探测器设计要点, 并按照元素族序的顺序对半导体材料在辐射探测领域的性能表现和研究进展进行了综述。
核辐射探测器 半导体 伽马射线探测器 X射线探测器 粒子探测器 CdZnTe探测器 硅探测器 nuclear radiation detector semiconductor gamma ray detector X-ray detector particle detector CdZnTe detector silicon detector
1 Sargent Joint Research Center, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO), School of Optical and Electronic Information,Huazhong University of Science and Technology (HUST), Wuhan 430074, China
2 College of Physics and Information Engineering, Institute of Micro-Nano Devices and Solar Cells, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
X-ray detector Sb2Se3 p–n junction response speed grain size Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(3): 341–351