碲鋅鎘探測器是室溫半導(dǎo)體探測器的研究熱點。經(jīng)過二十幾年的發(fā)展,碲鋅鎘探測器性能得到了明顯提升,已應(yīng)用于便攜式譜儀、二維成像模塊、康普頓相機(jī)等方向。國際上,典型的單極性電極碲鋅鎘探測器能量分辨率小于2.0%（對662 keV射線的測量結(jié)果,下同）;開展深度靈敏與校正后取得了接近1.0%的能量分辨。而國內(nèi)研制的碲鋅鎘探測器能量分辨率大多在2.5%以上。但單極性電極（如共面柵電極、準(zhǔn)半球電極）多受到專利保護(hù),限制了其在國內(nèi)的實際應(yīng)用。目前,國內(nèi)對新型單極性電極、深度靈敏與校正等方面研究鮮見報道。在此背景下提出了本課題的兩點目標(biāo):一、設(shè)計新型讀出電極結(jié)構(gòu),在簡單讀出電子學(xué)下實現(xiàn)較高的能量分辨;二、研制3D CZT探測系統(tǒng),對深度靈敏與校正開展實驗研究。論文工作中對單極性電荷靈敏、深度靈敏與校正等關(guān)鍵技術(shù)展開了深入的理論、實驗研究。論文首先建立了一套碲鋅鎘探測器理論模型。在課題組既有的基礎(chǔ)上自主開發(fā)模擬程序包ICC,用于探測器信號和讀出電子學(xué)的仿真�；贕eant4、Ansoft Maxwell和ICC搭建了碲鋅鎘探測器模擬平臺,在此平臺上開展讀出電極結(jié)構(gòu)、讀出電子學(xué)方法等研究工作。對新型讀出電... 

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 課題背景
    1.2 碲鋅鎘探測器的性能及關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.1 碲鋅鎘探測器的本征能量分辨
        1.2.2 平板電極碲鋅鎘探測器的局限
        1.2.3 碲鋅鎘探測器的若干關(guān)鍵技術(shù)
    1.3 碲鋅鎘探測器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.4 課題目標(biāo)及論文主要內(nèi)容
        1.4.1 課題目標(biāo)及意義
        1.4.2 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 碲鋅鎘探測器理論模型及模擬平臺設(shè)計
    2.1 碲鋅鎘探測器理論模型
        2.1.1 載流子輸運、擴(kuò)散模型
        2.1.2 電極感應(yīng)信號模型
    2.2 碲鋅鎘探測器模擬平臺
        2.2.1 模擬平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.2 模擬平臺的具體實現(xiàn)
        2.2.3 模擬流程
    2.3 晶體參數(shù)的選取
        2.3.1 晶體參數(shù)對電極優(yōu)化的影響
        2.3.2 模擬采用的晶體參數(shù)
    2.4 小結(jié)
第3章 場增強(qiáng)電極探測器的設(shè)計及性能研究
    3.1 設(shè)計指標(biāo)及思想
    3.2 線電極結(jié)構(gòu)的缺陷
    3.3 場增強(qiáng)技術(shù)
    3.4 SEFLA探測器的設(shè)計與制備
        3.4.1 SEFLA結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        3.4.2 SEFLA探測器的制備
    3.5 SEFLA探測器的性能研究
        3.5.1 測試實驗裝置
        3.5.2 最佳工作偏壓
        3.5.3 能量響應(yīng)線性
        3.5.4 能譜特性
        3.5.5 小結(jié)與討論
    3.6 深度校正的研究
        3.6.1 可行性分析
        3.6.2 驗證性實驗
        3.6.3 討論
    3.7 場增強(qiáng)技術(shù)的直接驗證與推廣
    3.8 小結(jié)
第4章 3DCZT探測系統(tǒng)的研制與調(diào)試
    4.1 像素探測器的研制
        4.1.1 像素電極優(yōu)化設(shè)計的必要性
        4.1.2 像素電極的優(yōu)化設(shè)計
        4.1.3 探測器的制備和封裝
    4.2 前端電子學(xué)的選型
    4.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制
        4.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件
        4.3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件
    4.4 各部件測試與聯(lián)調(diào)
        4.4.1 像素探測器的測試
        4.4.2 電子學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試
        4.4.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
    4.5 小結(jié)
第5章 3DCZT探測系統(tǒng)實驗測試與數(shù)據(jù)分析
    5.1 通道不一致性的校正
        5.1.1 校正的必要性
        5.1.2 VAS的標(biāo)定
        5.1.3 TAT的標(biāo)定
    5.2 像素探測器能譜畸變的研究
        5.2.1 物理模擬
        5.2.2 實驗分析
        5.2.3 結(jié)論
    5.3 深度信息獲取
        5.3.1 C/A值法
        5.3.2 漂移時間法
    5.4 能譜重建
        5.4.1 單像素事例的能譜重建
        5.4.2 雙像素事例的能譜重建
        5.4.3 探測器全譜重建
        5.4.4 能量分辨率的討論
    5.5 康普頓成像
        5.5.1 康普頓成像的原理
        5.5.2 成像算法
        5.5.3 實驗結(jié)果
        5.5.4 康普頓成像模擬研究
    5.6 小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 下一步工作
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]碲鋅鎘陣列探測器的研究[J]. 蔡明生,郭建華,謝明剛,鄭春曉.  天文學(xué)報. 2013(05)
[4]溶液法制備CdZnTe晶體中Te夾雜相分析[J]. 王東,閔嘉華,梁小燕,孫孝翔,劉偉偉,張繼軍,王林軍.  上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(01)
[5]半球型CdZnTe核輻射探測器的制備與性能[J]. 郝云霄.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2012(07)
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博士論文
[1]共面柵碲鋅鎘探測器的性能優(yōu)化與陣列探測器研究[D]. 馬躍東.重慶大學(xué) 2016
[2]碲鋅鎘單晶生長與晶體質(zhì)量研究[D]. 孫士文.中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014
[3]黑洞高能輻射的觀測與研究[D]. 馮驊.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]碲鋅鎘核輻射探測器的電極研究[D]. 張冬敏.四川大學(xué) 2007



本文編號：3670524