當(dāng)今世界,核輻射的應(yīng)用和探測(cè)正在逐漸引起人們的重視。X射線和伽瑪射線探測(cè)技術(shù)作為空間科學(xué)、原子核科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)手段,在核能利用、醫(yī)學(xué)成像、安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和天文探測(cè)等方面都有重要的應(yīng)用。特別是近年來,隨著我國(guó)“神光-III”原型的建成及慣性約束核聚變ICF研究的發(fā)展、太陽(yáng)探測(cè)和宇宙背景輻射探測(cè)的開展、大型航空航天器的無損探傷和先進(jìn)核醫(yī)學(xué)成像需求的增加,高分辨率的伽瑪射線探測(cè)器的研究已經(jīng)成為核輻射探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。CdZnTe材料具有平均原子序數(shù)高、電阻率高(≥1010?·cm)、禁帶寬度大(1.57eV)、不存在極化現(xiàn)象等特點(diǎn),這些優(yōu)異的材料特性使得CdZnTe核輻射探測(cè)器相對(duì)于傳統(tǒng)的閃爍體探測(cè)器具有更好的能量分辨率和成像能力;同時(shí)CdZnTe材料的出現(xiàn)也填補(bǔ)了硅(Si)對(duì)高能射線探測(cè)效率低和高純鍺(HPGe)不能在室溫下工作等不足,使得CdZnTe探測(cè)器成為最具潛力的室溫半導(dǎo)體核輻射探測(cè)器。然而CdZnTe材料的載流子傳輸特性較差(特別是空穴),導(dǎo)致了探測(cè)器電荷收集效率的降低和能譜特性的變差。研究者們也在不斷地從晶體生長(zhǎng)、脈沖信號(hào)處理和探測(cè)器設(shè)計(jì)等方面做出努力...

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 引言
    1.1 半導(dǎo)體核輻射探測(cè)器及其應(yīng)用背景
    1.2 CdZnTe核輻射探測(cè)器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文研究意義及主要內(nèi)容
2 CdZnTe核輻射探測(cè)器
    2.1 射線與Cd ZnTe材料的相互作用
        2.1.1 光電效應(yīng) (Photoelectric effect)
        2.1.2 康普頓散射 (Compton scattering)
        2.1.3 電子對(duì)效應(yīng) (Electron pair effect)
        2.1.4 射線在CdZnTe材料中的衰減
    2.2 載流子在探測(cè)器中的傳輸
        2.2.1 載流子的遷移與擴(kuò)散
        2.2.2 載流子的俘獲
    2.3 電荷的感生
        2.3.1 靜態(tài)電荷分析及電容耦合方法
        2.3.2 Shockley-Ramo理論
    2.4 CdZnTe探測(cè)器的工作原理
    2.5 本章小結(jié)
3 單極性CdZnTe探測(cè)器
    3.1 傳統(tǒng)平板CdZnTe探測(cè)器的空穴俘獲問題
        3.1.1 輸出信號(hào)的特點(diǎn)
        3.1.2 空穴俘獲引起電荷的不完全收集
    3.2 單載流子收集技術(shù)
        3.2.1 輻照方向配置
        3.2.2 脈沖處理方法
    3.3 單極性Cd ZnTe探測(cè)器的仿真優(yōu)化
        3.3.1 Frisch柵探測(cè)器
        3.3.2 半球形探測(cè)器
        3.3.3 共面柵探測(cè)器
        3.3.4 像素探測(cè)器
    3.4 本章小結(jié)
4 電容式Frisch柵CdZnTe探測(cè)器及其紅外激勵(lì)效應(yīng)
    4.1 電容式Frisch柵探測(cè)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及讀出系統(tǒng)
        4.1.1 探測(cè)器結(jié)構(gòu)與制作
        4.1.2 探測(cè)器信號(hào)讀出與處理
    4.2 電容式Frisch柵探測(cè)器的電荷收集效率模型
        4.2.1 電荷收集效率模型的假設(shè)條件
        4.2.2 Shockley-Ramo理論的應(yīng)用
    4.3 電容式Frisch柵探測(cè)器的參數(shù)優(yōu)化
        4.3.1 權(quán)重勢(shì)和權(quán)重場(chǎng)如何影響電荷收集效率
        4.3.2 探測(cè)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        4.3.3 材料參數(shù)對(duì)電荷收集效率的影響
        4.3.4 外加偏壓對(duì)電荷收集效率的影響
    4.4 能譜測(cè)定實(shí)驗(yàn)及紅外激勵(lì)效應(yīng)
        4.4.1 Frisch屏蔽環(huán)高度對(duì)探測(cè)器能譜特性的影響
        4.4.2 紅外激勵(lì)對(duì)探測(cè)器能譜特性的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 公共格柵像素CdZnTe探測(cè)器能譜特性分析
    5.1 公共格柵像素CdZnTe探測(cè)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)
        5.1.1 權(quán)重勢(shì)串?dāng)_
        5.1.2 偏壓電場(chǎng)
    5.2 像素探測(cè)器物理特性描述
        5.2.1 電荷的收集
        5.2.2 電荷的損失與共享
    5.3 探測(cè)器設(shè)計(jì)及能譜測(cè)定實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 探測(cè)器設(shè)計(jì)與制作
        5.3.2 工作原理及能譜測(cè)定
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3810914