半导体像素探测器是什么?

本文讨论半导体像素探测器,其工作原理、主要应用和最新发展。

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半导体像素探测器及其工作原理

半导体像素探测器是一种重要的类的辐射和粒子基于半导体检测设备,如锗或硅(Si)。半导体二极管是耗尽运用反向偏压电极上合成一个简单半导体电离辐射探测器。

传入的电离粒子贫化二极管卷创建一个电荷,这是收集的电场。随后,读出电子的电荷被带到接触收集电荷进行进一步处理。

电子产品通常执行信号放大、歧视和计数/模拟数字转换(ADC)。半导体像素探测器包含一个矩阵的简单的半导体探测器/像素。每个像素矩阵的连接到各自的电子设备,执行信号处理。

半导体像素探测器可以作为单一的或混合制造电子设备。单片像素设备是由一个芯片上,大部分是利用传感器和读出电子表面形成。DEPFET Macropixel探测器由MPI制造半导体实验室是一个整体设备的一个例子。

混合像素设备由两个芯片。第一个芯片/传感器芯片是一个半导体二极管,一个像素化的联系,一个常见的背后,而第二个芯片是由为每个像素读出电子学。Bump-bonding技术是用来连接两个芯片。

XPAD和皮拉图斯山是常用的混合像素探测器。混合设备更有利而整体设备读出芯片可以结合各种材料的传感器,如碲化镉(集团)、砷化镓(砷化镓)和硅,而只能用于单片Si设备。亚博网站下载

例如,Medipix2探测器,混合单量子计算像素成像仪用于摄影,由集团/砷化镓/ Si半导体探测器芯片bump-bonded读出电子芯片。

探测器芯片是配备了一个常见的背面电极和一个正面矩阵包含256×256平方的电极与55µm音高收益率65536像素像素1.4×1.4厘米²区域。

Medipix2可用来检测所有类型的电离粒子使用适当的传感器。yabo214每个像素连接到自己的前置放大器,双鉴频器,数字计数器芯片集成到读出。因此,任何粒子制造费用在一个特定的时间间隔由探测器精确计算。

TimePix混合像素探测器,Medipix2的继任者,每个像素都可以配置为在任何函数的三个模式,包括Medipix模式,集成计数器,传入的粒子数的时间阈值(合计)模式,计数器是用作威尔金森型ADC在每个像素直接测量能量,和柜台TimePix模式,功能作为时间计时器和措施后粒子的检测。yabo214

半导体的应用像素探测器

半导体像素探测器用于多个应用程序,如照片相机和高能物理。在生命科学中,这亚博老虎机网登录些探测器广泛用于成像。

例如,像素探测器用于x射线摄影,包括能量敏感生物对象的x射线透射射线照相法,相敏成像、高分辨率x射线microradiography软组织,高对比度x射线透射射线照相。这些探测器也用于使用重带电粒子射线照相法,中子传输射线照相法和x射线荧光分析(光谱仪)成像。yabo214

在核医学,利用半导体像素探测器代替闪烁相机可以提高灵敏度、空间分辨率、能量分辨率。混合半导体像素探测器由48×48碲化镉锌(CdZnTe)像素阵列与125μm空间分辨率可用于伽马射线成像。

半导体像素探测器的局限性

有几个因素可以影响半导体像素探测器的性能。例如,缺乏一致性或部分噪声均匀性,能量校准,所有单个像素/探测器效率会影响探测器性能。此外,信号在一个像素通常影响邻近像素由于若干原因,如电荷共享。

最近的进展

x光管的一个最重要的电离辐射的来源和使用不同的方法和应用,如辐照、调查材料,医学诊断。亚博网站下载

在这样的应用程序中,x射线的确切性质或来源,包括同质性和发散的光束,光束配置文件,和x射线光谱,必须获得校准或优化x射线系统。

在《华尔街日报》最近发表的一项研究辐射的物理和化学,研究人员调查了低功耗的特性x光管,包括与polycapillary聚焦光学微焦点x光管和一个小实验室x射线管平行x射线,以50 kV使用半导体像素的最大电压检测器。

硅像素探测器工作在一个单独的事件检测模式被用来重建光束形状特性。探测器是插入到x射线在不同距离的x射线源。

研究人员成功地构建了梁二维(2 d)概要文件和测量单光子获得的近似位置和能量光束特性的详细信息。

结论

总结一下,半导体有效像素探测器不同辐射成像应用程序时提供更高的质量和数量的信息相比,替代设备。

此外,新的像素的设备,如Medipix3,进一步提高现有设备的操作,比如Medipix2。Medipix3允许死亡时间操作和彩色成像。

此外,小说负责分配和总结计划实现在像素级别允许适当的装箱的入射光子能量克服电荷扩散和荧光的影响。

Medipix3设备中的每一个像素都配备了两个计数器,使连续使用一个计数器测量图像积累和另一个计数器读出或同时收购两个图像在不同的能量。

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引用和进一步阅读

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Medipix3(在线)可用https://medipix.web.cern.ch/medipix3(2023年1月09年访问)

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